龍捲風結構原理分析 一、龍捲風 龍捲風是一種破壞力極大的災難性自然現象。

據報道，在1999年5月27日，美國得克薩斯州中部，包括首府奧斯汀在內的 4個縣遭受特大龍捲風襲擊，造成至少32人死亡，數十人受傷。龍捲風是從強流積雨雲中伸向地面的一中小範圍強烈旋風。龍捲風出現時，往往有一個或數個如同“象鼻子”樣的漏斗狀雲柱從雲底向下伸展，同時伴隨狂風暴雨、雷電或冰雹。龍捲風漏斗狀中心由吸起的塵土和凝聚的水氣組成可見的“龍嘴”。龍捲風經過水麵，能吸水上升，形成水柱，同雲相接，俗稱“龍取水”。經過陸地，常會卷倒房屋，吹折電杆，甚至把人、畜和雜物吸捲到空中，帶往他處。一般情況下，龍捲風是一種氣旋，它是大氣中最強烈的一種渦旋現象。龍捲風出現的時間和大氣中對流旺盛的時間相一致，主要出現在夏季6-9月，春末夏初也偶發生，尤以下午至傍晚最為多見。影響地面範圍從數米到幾十上百公里，龍捲風的直徑一般在十幾米到數百米之間。龍捲風的生存時間一般只有幾分鐘，最長也不超過數小時。風力特別大，在中心附近的風速可達100-200米/秒。大多數龍捲風在北半球是逆時針旋轉，在南半球是順時針，也有例外情況。二、龍捲風與能量 龍捲風中蘊含的能量是巨大的。當龍捲風的漏斗狀旋渦直徑為200米時，其旋流功率可達3萬兆瓦，相當於10座大型水電站的總電量。（摘自《科技之友》龍捲風） 龍捲風把江河湖海的水吸入後，透過漏斗狀旋渦，急劇上升，送到寒冷的大氣層，水凍結後自然又會釋放能量。和龍捲風結構相仿的渦流，如旋風分離器、直升機螺旋槳、電扇、軸流式風機葉輪等裝置形成的氣流，就是利用模仿龍捲風結構和原理來為我們服務的。三、龍捲風形成的機理 設存在一個二維的氣流場，有能壓差存在，氣流就會運動，假設現在存在一股氣流開始運動，我們把這股氣流分為頭部和尾部，在頭部向前運動時，它的尾部後就會出現一個“負”壓區，就好象一輛行駛的汽車後面有一個尾隨的“負”壓區一樣，如果這股氣流不是一直沿直線向前運動，就會回過頭來運動，這時，就會出現“頭”、“尾”之間存在的能壓差！於是，“頭”部就會循著“尾”部的“負”壓區追去，使“頭”和“尾”銜接在一起(就像蛇咬住了自己的尾巴)，形成一個閉合的有序流動的“能流圈”。根據機械能衡算的柏努利方程知道，當這股氣流運動動能增加時，它的“內部”能壓就會降低（機械能守恆），於是奇蹟發生了：“能流圈”內外側的氣流因為能壓高於“能流圈”的能壓，所以，不斷有氣流擠著湧向“能流圈”，使“能流圈”開始逐漸變“粗大”，有就是說，氣流在“能流圈”內的流通面積變大了！ 流通面積越大，流動越有序（即形成了滯流），阻力就越小，所以氣流的流速也開始逐漸變大！速度越大——負壓越大——補充進來的氣流量就越多——“能流圈”越變得“粗大”，而且在“能流圈”外部的壓力作用下，“能流圈”的密度也增加了。當“能流圈”內側的氣流湧向“能流圈”時，能壓越來越低，使“能流圈”（直徑）不斷變小，如果這時候“能流圈”的流動沒有新的方向突圍，就會被外側氣流的能壓擠跨而渙散、消失。現在，我們再回到三維空間和氣象中的龍捲風去。因為“能流圈”的密度比較大，所以，它會“墜落”到第三維的方向上。由於積雨雲上下溫度相差很大，上面的冷氣和下面的熱氣流形成對流，產生旋轉的“能流圈”，逐漸擴大，最後形成近似平行地面的二維“能流圈”，到成長到一定程度時，就會從雲中慢慢“墜”到地面，形成了龍捲風。

氣流是由空氣流動形成的。氣流河水流是相似的。首先是需要存在壓差，壓差是氣流流動的動力源，不同位置的氣體壓強差使氣體產生定向流動，這樣就形成了氣流。

氣流：流動的空氣稱為氣流風的形成：形成風的直接原因,是氣壓在水平方向分佈的不均勻.風受大氣環流、地形、水域等不同因素的綜合影響,表現形式多種多樣,如季風、地方性的海陸風、山谷風、焚風等.簡單地說,風是空氣