地面渦流

生活科學趣談

 

針對上則連結影片2分25秒這句「迫使空氣不得不扭轉著身體上升」來做個補充。當流體與它流過的物體表面之間存在著表面摩擦時,流體的流速會減慢,這是水在河流中央的流速為什麼會比岸邊流速快的原因。因此貼近地面的空氣流速相對於進氣口高度的空氣流速為慢,藉由進氣口之低壓,以及誘導挾帶效應entrainment),下方的空氣於是會被挾帶進入進氣口。不過此時從下方上升的空氣還無法產生中心會扭轉的現象,畢竟旋轉必須具有角動量。這個初始角動量可來自於側風→「an intake in cross-wind was found to generate a significantly stronger vortex」。流向此上升氣柱的側風一旦與氣柱中心軸線有一段距離(或是側風在不同水平位置的流速有差異),那麼初始角動量就不為零,於是就會造成這個上升氣流的旋轉。至於這個上升氣柱的旋轉並無特定方向,端視空氣流向此低壓中心時的初始角動量方向而定,所以逆時針或順時針方向都有可能發生。

火龍捲實驗也是利用這種側風來形成

至於為何吸向飛機引擎進氣口的旋轉氣柱是肉眼可見的凝結水霧?這是渦流核心內的空氣高速旋轉時,當局部溫度降低到 露點 以下就會產生(註:靠近軸心的空氣因快速旋轉的離心效應,空氣被拉離軸心形成低壓區,在這個區域造成絕熱膨脹而溫度下降)。這種水氣冷凝現象較容易發生在濕度較高的陰雨天。

另一種情況則是直接從積水的跑道吸上來,就如同水龍捲

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