渦とは？ わかりやすく解説

この項目では、流体の模様について説明しています。作品名等については「渦 (曖昧さ回避)」をご覧ください。

渦（うず）とは、流体やそれに類する物体が回転して発生する螺旋状のパターンのこと。渦巻き（うずまき）などとも言う。

概説

液体でも気体でも発生することがある。水の起こす渦の中でも人々に馴染みが深いものとしては、洗濯機の中の水の渦、風呂の水を抜く時の渦、海峡などで発生する渦潮（うずしお）などがある。気体の渦としては、竜巻、台風などがある。日常においても興味深いものであるが、科学・工学的な視点からも、渦の理解や、その利用、あるいは対策が重要なものとなってくることがある。学問としては、流体力学、気象学、航空工学、船舶工学などが扱っている。

発生原因（自然発生の場合）

自然発生する渦形成現象を一般的に述べた見解がある。それによれば、流体中で、質的に異なった二つのものが接触するとき、必ず渦が形成されるという^[1]。質的な例として以下の８つが例示されている。

• 液体・固体
• 液体・気体
• 速・遅
• 温・冷
• 濃・薄
• 重・軽
• 粘性・流動性
• アルカリ性・酸性

代表的な渦

• 竜巻 - 台風
• 鳴門の渦潮
• 銀河

流体力学での渦

流体力学においては、流体を微小な要素に分ける。微小な要素に分けた内の一つに着目すると、その運動は、

1. その要素全体の並進運動
2. 要素を剛体として考えた上での回転運動
3. 純粋な歪みによる運動

に分けて考えることができる。渦において重要なのは、2.の回転に関する部分である。

微小要素の回転の様子は

${\displaystyle {\boldsymbol {\omega }}(x,t)=\operatorname {rot} {\boldsymbol {v}}(x,t)}$