漩涡的形成通常与流体动力学中的几个关键因素有关,主要包括:
地转偏向力
当物体在地球表面垂直于纬线运动时,由于地球自转线速度随纬度变化,物体会受到一个水平方向的力,即地转偏向力。在北半球,这个力使物体向右偏,而在南半球则向左偏。
流体特性
流体的流速、温度等物理特性的差异可以导致漩涡的形成。例如,当两股或两股以上的气流、水流等能量体在方向、流速或温度上存在差异时,它们可能会相互吸引并缠绕形成螺旋状合流。
初始扰动
水流中如果存在初始的扰动,如水缸的不平稳或水中原本就有的扰动,这些扰动可以导致水流的旋转,进而形成漩涡。
角动量守恒
如果流体开始时有旋转,随着流体的流失,由于角动量守恒,旋转速度会增加,从而形成漩涡。
科氏力
科氏力确实会影响流体运动,包括风向的改变,但它对水流漩涡的影响较小,且漩涡的方向并不总是与科氏力直接相关。赤道上的水流漩涡就没有特定的方向,因为科氏力在那里几乎为零。
漩涡的形成是一个复杂的过程,通常涉及上述因素的相互作用。在水利工程中,立轴漩涡是一种常见的水力现象,可能对水工建筑物和水轮机组产生不利影响。