半徑很小的圓柱在靜止流體中旋轉引起周圍流體作圓周運動的流動現象。一般旋渦內部有一渦量的密集區,稱渦核,其運動類似剛體旋轉。上述圓柱體即相似於旋渦的渦核。在它的外部,流體的圓周速度與半徑成反比;在它內部,則與半徑成正比,在渦心上圓周速度為零。旋渦是飛行器繞流中的重要流動現象,對飛行器的空氣動力特性有重要影響(見機翼空氣動力特性和機身空氣動力特性)。

  用無粘性理想流體理論研究機翼繞流時,需要運用許多理想旋渦的概念。如渦核半徑徑為零的集中渦(或線渦),渦心上速度為無窮大;由無數集中渦排列而成的渦面,是切向速度的不連續面;在定常流動中,渦軸與氣流速度方向處處一致的渦線為自由渦,否則為附著渦;在流場中不承受壓差的渦面稱為自由渦面,否則為附著渦面。這些理想旋渦是有限翼展機翼升力線理論和升力面理論的基礎。實際流場中還有脫體渦和尾跡渦。

  脫體渦 從彈體背風面或機翼的尖前緣分離出來的旋渦。它們都屬自由渦,在往下遊的方向上旋渦強度不斷加強,直到成為尾跡渦為止。它們從分離線脫出後,渦層末端卷成具有渦核的旋渦。圖中是用煙跡法顯示的三角翼上表面脫體渦中心的照片。在旋渦破裂之前,由於旋渦處的低壓使機翼產生附加渦升力。旋渦破裂後,突然擴散,形成湍流團。圖中還顯示出兩種破裂形式。上方是螺旋型破裂,下方是渦泡型破裂。翼表面上方旋渦破裂後,升力突然下降,壓力中心前移。

三角翼背風面的分離渦和渦破裂現象

  尾跡渦 如二維圓柱繞流背風面的脫體渦,其中包括著名的卡門渦街,以及機翼後緣開始卷起的旋渦等。在一定距離後,機翼尾跡渦逐漸卷成一對具有渦核的旋渦(也稱翼梢渦)。此後由於渦量的對流和粘性耗散,旋渦半徑逐漸擴大,內部壓強和速度逐漸趨近於來流值。大型飛機的尾跡渦可能對處於尾跡區的小型飛機造成災難性後果。超音速飛行器的尾跡渦可以傳播到很遠的地方。