Vorticidad

La vorticidad es un concepto matemático utilizado en dinámica de fluidos. Puede relacionarse con la cantidad de "circulación" o "rotación" (o, más estrictamente, la tasa angular local de rotación) en un fluido.

La vorticidad media en una pequeña región de flujo de fluido es igual a la circulación Γ {\displaystyle \Gamma } {\displaystyle \Gamma }alrededor del límite de la pequeña región, dividida por el área A de la misma.

ω a v = Γ A {\displaystyle \omega _{av}={frac {\Gamma }{A}} {\displaystyle \omega _{av}={\frac {\Gamma }{A}}}

Nocionalmente, la vorticidad en un punto de un fluido es el límite a medida que el área de la pequeña región del fluido se aproxima a cero en el punto:

ω = d Γ d A {\displaystyle \omega ={frac {d\Gamma }{dA}} {\displaystyle \omega ={\frac {d\Gamma }{dA}}}

Matemáticamente, la vorticidad en un punto es un vector y se define como el rizo de la velocidad:

ω → = → × v → . {\displaystyle {\vec {\omega }}= {\vec {\nabla }}veces {\vec {v}}. } {\displaystyle {\vec {\omega }}={\vec {\nabla }}\times {\vec {v}}.}

Uno de los supuestos básicos de la hipótesis del flujo potencial es que la vorticidad ω {\displaystyle \omega } {\displaystyle \omega }es cero en casi todas partes, excepto en una capa límite o en una superficie de corriente que limita inmediatamente una capa límite.

Dado que un vórtice es una región de vorticidad concentrada, la vorticidad no nula en estas regiones específicas puede modelarse con vórtices.

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es la vorticidad?


R: La vorticidad es un concepto matemático utilizado en dinámica de fluidos que se relaciona con la cantidad de "circulación" o "rotación" (o más estrictamente, la tasa angular local de rotación) en un fluido.

P: ¿Cómo se calcula la vorticidad?


R: La vorticidad media en una pequeña región de flujo de fluido es igual a la circulación alrededor del límite de la pequeña región, dividida por el área A de la pequeña región. Matemáticamente, también puede definirse como el rizo de la velocidad en un punto.

P: ¿Existe algún supuesto base relacionado con la vorticidad?


R: Sí, una de las suposiciones base de la hipótesis del flujo potencial es que la vorticidad es cero en casi todas partes, excepto en una capa límite o en la superficie de la corriente que limita inmediatamente una capa límite.

P: ¿Qué ocurre cuando hay regiones con vorticidad distinta de cero?


R: Estas regiones pueden modelizarse con vórtices porque son regiones con vorticidad concentrada.

P: ¿Qué representa Γ?


R: Γ representa la circulación alrededor de una región pequeña.

P: ¿Qué representa ω?


R: ω representa la vorticidad media en una región pequeña y también representa el vector y el rizo de la velocidad en un punto.

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