А как рассчитать свойства вихря? Есть ли литература по математическому анализу вихрей в газовых средах - смерчи, циклоны, мелкие вихри?

Это называется CFD – Computational Fluid Dynamics. На тему написано много статей, имеется даже приложения, вычисляющие поведение вихревых потоков при обтекании ими твёрдых тел. Но эти приложения требуют очень серьёзных вычислительных ресурсов.