Тороидальный вихрь — оптимальная форма движения вещества в среде[источник не указан 60 дней]. В узком смысле — явление, при котором область вращающейся жидкости или газа перемещается через ту же самую или другую область жидкости или газа. Тороидальный вихрь состоит из двух основных частей:
Тороидальные вихри широко представлены в природе — это кольца из дыма; вихри из облаков, которые образуют кольца; в воде воронки являются составной частью вихря, который образуется под водой. В живой природе тоже присутствуют тороидальные вихри — это, например, грибы шампиньоны и медузы. В целом в воздухе постоянно образуются тороидальные вихри, но они не доступны для нашего глаза
Вихревые кольца были впервые математически проанализированы немецким физиком Германом фон Гельмгольцем в его статье 1867 года «Об интегралах гидродинамических уравнений, которые выражают вихревые движения»[1].
Одним из способов создания вихревого кольца может быть внедрение компактной массы быстро движущейся жидкости А в массу неподвижной жидкости B (А и B могут быть химически одной и той же жидкостью). Вязкое трение на границе между двумя жидкостями замедляет слои массы А относительно её ядра, а движение массы А вперёд формирует сзади 'тень' пониженного давления. Благодаря этому слои массы B огибают массу А и собираются сзади, где входят в A вслед за более быстро движущейся внутренней частью. В конечном итоге образуется полоидальный поток, который формирует вихревое кольцо.
Передний край шлейфа, который иногда называют «исходным шлейфом», как правило, имеет вихревую кольцевую структуру, равно как и кольца дыма. Движение изолированного вихревого кольца и взаимодействие двух или более вихрей обсуждаются, например, у автора учебника Батчелора[2].