A whirlpool in a glass of water
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Helmholtzsche WirbelsätzeDie Helmholtz’schen Wirbelsätze von Hermann von Helmholtz geben Auskunft über das Verhalten von Wirbeln in Strömungen barotroper, reibungsfreier Fluide. Diese Annahmen passen abseits von hydrodynamischen Grenzschichten gut zu Strömungen von Fluiden mit niedriger Viskosität. Reibungsfreiheit ist bei realen Gasen bei niedrigen Drücken und hohen Temperaturen eine probate Annahme. Die Benennung der Wirbelsätze ist in der Literatur nicht einheitlich. Die Auflistung hier folgt N. A. Adams:Erster Helmholtz’scher WirbelsatzIn Abwesenheit von wirbelanfachenden äußeren Kräften bleiben wirbelfreie Strömungsgebiete wirbelfrei. Dieser Satz wird auch einfach Helmholtz’scher Wirbelsatz oder dritter Helmholtz’scher Wirbelsatz genannt.Zweiter Helmholtz’scher WirbelsatzFluidelemente, die auf einer Wirbellinie liegen, verbleiben auf dieser Wirbellinie. Wirbellinien sind daher materielle Linien.Dritter Helmholtz’scher WirbelsatzDie Zirkulation entlang einer Wirbelröhre ist konstant. Eine Wirbellinie kann deshalb im Fluid nicht enden. Wirbellinien sind also – wie Stromlinien in divergenzfreien Strömungen – geschlossen, buchstäblich unendlich oder laufen auf den Rand. Dieser Satz wird auch als erster Helmholtz’scher Wirbelsatz bezeichnet. .. weiterlesen
Wirbel (Strömungslehre)Als Wirbel oder Vortex bezeichnet man in der Strömungslehre eine drehende Bewegung von Fluidelementen um eine gerade oder geschwungene Drehachse. Der Begriff des Wirbels ist eher intuitiv – siehe Bilder – und mathematisch nicht präzise formulierbar. .. weiterlesen
WirbellinieDie Wirbellinie ist ein mit der Stromlinie verwandter Begriff aus der Strömungsmechanik: so wie der Geschwindigkeitsvektor tangential zur Stromlinie ist, so ist die Wirbelstärke tangential zur Wirbellinie; eine Wirbellinie wird also an jedem Punkt durch die Wirbelstärke tangiert, siehe Bild. Die Wirbelstärke beschreibt dabei die Drehung der Fluidelemente um sich selbst, indem sie in Richtung der Drehachse der Elemente weist und ihr Betrag ein Maß für die Drehgeschwindigkeit der Fluidelemente ist. .. weiterlesen