Es solo una parte de un flujo rotativo (tal vez causado por una corriente subterránea o turbulencia particular) donde la vorticidad (velocidad de rotación) es tan grande que las partes centrales del vórtice ya no pueden resistir la fuerza centrífuga, por lo que se separa del centro punto, así tienes el ‘agujero’ vacío en el medio.
Y luego, por supuesto, debido a que es un agujero, el agua en los lados cae ‘en’ él, de ahí la apariencia aterradora ‘chupando todo’ del remolino.
Matemáticamente, sería mejor comenzar con un vórtice Rankine, que es un vórtice donde la parte central se conduce de alguna manera más rápido que las partes externas. Esto puede suceder a través de varios mecanismos. El ejemplo más conocido es el del drenaje de agua de un baño (de hecho, el vórtice de Rankine a veces se denomina ‘vórtice de tapón de baño’). Es esencialmente un remolino donde la fuerza impulsora es la del agua que se extrae desde abajo.
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En el caso de los océanos, ríos, etc., supongo que el remolino sería impulsado por corrientes subterráneas complejas.
Aquí están las matemáticas que describen un Vórtice Rankine:
Básicamente está diciendo que la velocidad de giro del vórtice se describe de manera diferente cuando te encuentras dentro de un cierto radio. Aquí, [math] R [/ math] es el radio fijo del vórtice y [math] r [/ math] es la variable de posición que puede ir de 0 en el centro a cualquier radio arbitrariamente grande.
Y aquí hay una imagen de campo vectorial que muestra cómo aparece uno:
Justo en la parte interior del círculo rojo (el borde del ‘remolino’), el agua gira más rápido, luego hacia el centro se ralentiza.
Si está interesado, escribí una pequeña aplicación interactiva para demostrar varios regímenes de flujo de agua. Uno de ellos es el vórtice de Rankine. Puede descargarlo desde aquí: Stuart88 / Flow-sim. Dará una mejor idea de cómo un flujo de vórtice puede transformarse en un remolino cuando la circulación central es suficientemente más alta que la circulación externa.
También agregaré varias capturas de pantalla en los comentarios después de mi respuesta, que se toman directamente de mis notas del curso, donde se da una derivación del vórtice de Rankine.
El vórtice de Rankine se considera mejor como un modelo 2D. Las cosas se vuelven mucho más complejas si agrega factores 3D, como el agua girando y bajando hacia el centro y luego dispersándose en otro lugar después de pasar por el vórtice. Tendría que incluir la gravedad para empezar. Incluso los modelos matemáticos bastante avanzados en dinámica de fluidos tienden a apuntar a simplificaciones en 2D, por lo que la versión en 3D de la ‘vida real’ de un vórtice Rankine será difícil.
