流體微團的旋轉運動。日常生活中渦旋有時能明顯地看到,如大氣中的龍捲風,橋墩後的旋渦區,劃船時產生的旋渦等;但更多的情況下不易覺察到渦旋的存在。如物體在真實流體中運動時,表面上形成一層很薄的邊界層,這一薄薄的剪切層中每一點都有渦旋;自然界和工程中大量存在著的湍流運動,就充滿著不同尺度的渦旋,它們往往是難以辨認的。

  渦旋的形成伴隨著機械能的耗損,因此物體(飛機、船舶等)在流體中運動時,或者流體在流體機械(水輪機、汽輪機等)中中運動時,所產生的渦旋會導致流體阻力大增,運行效率降低。大氣中的渦旋經常帶來災難(如臺風、熱帶氣旋等)。渦旋的存在大大增加瞭流動的不穩定性和分析的復雜性,至今湍流中的渦旋結構問題仍困擾著人們。但正是依靠渦旋,才使機翼獲得舉力;在高壩的泄水口,為瞭使壩基免受急流沖刷,可人為地制造渦旋以消耗水流動能(消能池);制造渦流管,利用渦旋可用來制冷。

  描述渦旋運動的有以下幾個物理概念:

  渦量 設v是速度矢量,則它的旋度Ω=d×v定義為渦旋矢量,簡稱渦量。渦量Ω通過任一截面S的通量

稱為渦通量。渦量是 流體力學中描述有旋運動的物理量。渦量所描述的是流體微團的細觀性質,其存在性往往與直觀認識大相徑庭,如水桶中的水從桶底中心小孔流出時,桶中的水就繞著過小孔中心的鉛垂軸做圓周運動,各點的速度與到軸的距離成反比。經計算發現,除瞭軸線處以外,這種看來有旋轉的流動,實際上是無旋的(即渦量為零);而兩塊水平平行平板之間的剪流看來是水平直線運動,實際上是有旋的(即渦量不為零)。

  渦線 處處與渦旋矢量Ω(r,t)相切的曲線稱為渦線。由同一時刻不同流體質點組成,亦即渦旋場的矢量線。渦線上各流體微團繞渦線的切線方向旋轉。

  渦管 在渦旋場內取一條不是渦線且不自相交的封閉曲線L,通過L上各點的所有渦線構成一個管狀曲面,稱為渦管。渦管具有如下性質:①渦旋場是無源管式場,所以渦管中不同截面上的渦通量保持同一常數值,並用以表征渦管內渦旋的強弱,稱為渦管強度。②渦管不能在流體中產生或消失,即流體內部不存在牛角形的渦管,它隻能在流體中自行封閉,形成渦環,或將其頭尾搭在固壁或自由表面上,或者延伸至無窮遠處。如煙圈是一種渦環和龍卷風是延伸至無窮遠處的渦管。③如果流體是理想、正壓的,且外力有勢,則渦管的構成及其強度在運動過程中保持不變。見亥姆霍茲定理。