Chapter 5 流体的涡旋运动

根据（5-9）式，图中黄色物质线就会出现非零的?，于是就有了如图所示的经向环流。 二、无势体力引起的涡旋运动

设大气流动为理想流体流动，真实体力F?g，在地转参照系下，需考虑惯性力。惯性离心力是有势体力，科氏力会影响物质线速度环量。此时速度环量满足方程

d?????p????ds?2????Vr??dr。 2dt?ΣL （5-10）

以北半球信风为例，大气斜压性引起大气在地表自北向南流动，科氏力在地表引起纬向的环流（站在北

极看是顺时针的），使得地表大气流向右偏，从而形成自东北向西南的信风。 三、粘性引起的涡量产生和扩散

放在转盘上的圆柱形水桶内装有水，初始圆盘静止，现在启动转盘，临近桶壁的流体瞬间被“搓”出涡旋，宏观上表现为桶壁附近流体的强剪切。这是粘性引起涡旋运动的一个例子。桶内的流动可看成不可压缩流体的二维流动，并且是轴对称的圆形流动，涡量方程化简为

?????2?。 （5-11） ?t 公式（5-11）是一个扩散方程 ，扩散系数为?。该方程表示有旋的流体在流动过程中涡量发生扩散，

涡量从涡量大的流体向涡量小的流体扩散。对桶内的上述流动而言，转盘启动瞬间桶壁处有旋，然后涡旋逐渐向桶中心扩散，直至达到涡量均匀分布，此时流体作类似于刚体的转动。对比热量扩散方程

?T???2T ?t对应的热传导过程可以帮助我们了解涡量扩散的过程。涡量扩散过程和规律与热传导过程类似，最终要达到涡量的均匀分布。

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