认识卡门涡街
卡门涡街原理
卡门涡街原理
卡门涡街原理是一种流体动力学现象，指的是在流体穿过一个窄缝或者绕过一
个圆柱体时，会产生一系列的交替旋转的涡流。
这一现象最早由匈牙利科学家卡门在20世纪20年代发现并描述，因此得名为卡门涡街。
卡门涡街原理在工程学和物理学中有着广泛的应用。
在建筑设计中，我们可以
利用卡门涡街原理来减小建筑物受风的阻力，减小风压对建筑物的影响。
在风力发电机的设计中，也可以利用卡门涡街原理来提高风力发电机的效率。
此外，在汽车、飞机等交通工具的设计中，也可以利用卡门涡街原理来减小空气阻力，提高运行效率。
卡门涡街原理的产生机理主要是由于流体在穿过窄缝或者绕过圆柱体时，会形
成交替的压力区和吸力区。
当流体通过窄缝或者绕过圆柱体时，由于流速的增大和减小，会导致压力的变化，从而形成交替的涡流。
这些交替的涡流会产生一种周期性的力，称为卡门涡街力，这种力会影响到流体的运动状态。
在实际应用中，我们可以通过改变窄缝的宽度、改变圆柱体的直径或者改变流
体的流速来控制卡门涡街的产生。
通过合理地设计和控制，我们可以利用卡门涡街原理来达到我们想要的效果，比如减小阻力、提高效率等。
总的来说，卡门涡街原理是一种重要的流体动力学现象，它在工程学和物理学
中有着广泛的应用。
通过对卡门涡街原理的研究和应用，我们可以不断地改进和优化各种工程设计，提高能源利用效率，降低能源消耗，推动工程技术的发展。
希望通过本文的介绍，读者们对卡门涡街原理有了更深入的了解，也能够在实
际应用中更好地利用这一原理，为工程技术的发展做出更大的贡献。
卡门涡街现象的例子
卡门涡街现象的例子
卡门涡街是一种在城市中常见的气象现象，通常出现在高楼大厦间的狭窄街道上。
这种现象在城市中很常见，尤其是在建筑密集的地区，如商业区或市中心。
卡门涡街的特点是街道狭窄，高楼大厦围绕，导致风在街道上形成旋涡状流动，给行人和车辆带来一定的不便和危险。
在卡门涡街中，风速会显著增加，风向也会发生变化，甚至可能出现突然的风暴。
这种气象现象会给行人行走带来困难，可能会造成行人失衡甚至被风吹倒。
对于驾驶车辆的人来说，卡门涡街也会增加驾驶的难度，特别是对于高大车辆或摩托车来说更是如此，容易受到侧风的影响而失控。
一个经典的卡门涡街现象的例子是纽约市的曼哈顿区，特别是在金融区和商业区的一些街道上，由于高楼大厦的密集建设，街道狭窄，风道受限，经常会出现强风和旋涡。
在这些街道上行走或驾驶车辆的人们都会感受到风的强劲和不稳定，需要特别小心谨慎。
另一个例子是香港的中环地区，由于大厦林立，很多街道被高楼大厦所环绕，风道受限，经常会形成卡门涡街。
在这些街道上行走的人们会感受到突然的风暴和风向的变化，可能会对行人和车辆的安全造成一定的影响。
卡门涡街现象的危害不仅在于风的强劲和突然性，还在于风的不稳定性和风向的变化，这可能会给行人和车辆的行驶带来一定的风险。
因此，对于城市中存在卡门涡街现象的街道，建筑设计和规划者应当考虑风道的设置，避免在城市中形成卡门涡街，以确保行人和车辆的安全。
总的来说，卡门涡街现象是城市中的一种常见的气象现象，特别是在高楼大厦密集的地区，这种现象可能会对行人和车辆的行驶造成一定的影响和风险。
因此，建筑设计和规划者应当对卡门涡街现象给予重视，避免在城市中形成卡门涡街，确保城市的安全和稳定。
卡门涡街
现象
在流体中安置阻流体，在特定条件下会出现不稳定的边界层分离，阻流体下游的两侧，会产生两道非对称地排列的旋涡，其中一侧的旋涡循时针方向转动，另一旋涡则反方向旋转，这两排旋涡相互交错排列，各个旋涡和对面两个旋涡的中间点对齐，如街道两边的街灯般，这种现象，称为卡门涡街.
原因
卡门涡街起因流体流经阻流体时，流体从阻流体两侧剥离，形成交替的涡流。
这种交替的涡流，使阻流体两侧流体的瞬间速度不同。
流体速度不同，阻流体两侧受到的瞬间压力也不同，因此使阻流体发生振动。
形成条件
卡门涡街形成的条件：对于在流体中的圆柱体雷诺数（47<Re<105）
涡街频率
卡门涡街频率与流体速度和阻流体（旋涡发生体）宽度有如下关系:
f=SrV/d
f=卡门涡街频率, Sr=斯特劳哈尔数, V=流体速度, d=阻流体迎面宽度
应用及危害(皆利用卡门涡街频率与固有频率相同而共振)
英国物理学家约翰·威廉斯特拉斯·瑞利勋爵最先应用卡门涡街理论，用卡门涡街的交替旋涡解释风弦琴发声的原理。
(原因:风弦琴在十八世纪欧洲流行，在木制共鸣箱上安装几条琴弦，风吹琴弦，产生卡门涡街，卡门涡街频率和琴弦的固有频率发生共振而发声。
)中国古代在风筝上安装竹片，风吹发声如筝，也是卡门涡街原理造成的。
其他例子包括风吹电线发声等等。
德国物理学家古切（F. Gutsche），用卡门涡街解释为什么船舶的螺旋桨在水中发出的声音
建筑物倒塌(危害)。
简述卡门涡街流量计的工作原理
简述卡门涡街流量计的工作原理卡门涡街流量计是一种用于测量流体流量的仪器，其工作原理基于卡门涡街效应。
卡门涡街流量计通常由流量计主体和传感器组成。
让我们来了解一下卡门涡街效应。
当流体通过狭窄的管道时，会形成涡街。
这些涡街以一定的频率从管道中脱离出来，并沿着管道流动。
这种涡街的频率与流体的速度成正比。
卡门涡街效应是基于这个原理，通过测量涡街的频率来确定流体的流量。
卡门涡街流量计主体通常由一个管道和一个中间装置组成。
管道是流体流过的通道，而中间装置则用于引导流体形成涡街。
中间装置通常由一个柱状物体和一个缝隙组成。
当流体通过缝隙时，会形成一个涡街。
传感器是卡门涡街流量计中的另一个重要组成部分。
传感器通常由一个振动体和一个检测装置组成。
振动体通常是一个金属片，当涡街通过时，会受到涡街的作用而产生振动。
检测装置通常是一个压电传感器，用于检测振动体的振动频率。
卡门涡街流量计的工作原理如下：当流体通过流量计主体时，会形成涡街。
这些涡街会使振动体产生振动。
检测装置会检测振动体的振动频率，并将其转化为电信号。
这个电信号会被传输到计算机或显示器上进行处理和显示。
通过测量涡街的频率，我们可以确定流体的流量。
卡门涡街流量计具有许多优点。
首先，它可以测量各种类型的流体，包括液体、气体和蒸汽。
其次，它具有较高的精度和稳定性，可以在不同的工况条件下正常工作。
此外，卡门涡街流量计的结构简单，维护方便，使用寿命长。
然而，卡门涡街流量计也存在一些局限性。
首先，由于流体通过管道时会产生压力损失，所以流量计的安装需要一定的长度。
其次，流体的温度和压力变化可能会影响测量的准确性。
此外，对于高粘度流体或含有固体颗粒的流体，卡门涡街流量计的性能可能会受到一定的影响。
总结起来，卡门涡街流量计通过测量涡街的频率来确定流体的流量。
其工作原理基于卡门涡街效应，通过管道中的中间装置引导流体形成涡街，然后通过传感器检测涡街的振动频率，并将其转化为电信号进行处理和显示。
卡门涡街影响的例子
卡门涡街影响的例子卡门涡街是一种流体力学现象，指的是当流体从一个较宽的管道进入一个较窄的管道时，流体速度增加，压力降低，从而形成的涡旋。
这种现象在日常生活中有很多应用和影响，下面列举了一些例子来说明卡门涡街的影响。
1. 水龙头：当我们打开水龙头，水从水龙头中流出时，我们会发现水流中形成了一个明显的涡旋，这就是卡门涡街现象。
这种涡旋不仅给我们带来了美观的视觉效果，还有助于增大水流的速度，减少水流的压力。
2. 风洞：在航空航天领域中，风洞是模拟空气流动的实验设备。
在风洞中，通过控制空气流动的速度和压力来模拟不同飞行速度下的空气动力学效应。
卡门涡街在风洞中的应用非常广泛，可以帮助研究人员更好地理解空气流动的特性，优化飞行器的设计。
3. 汽车尾部设计：在汽车设计中，尾部的空气动力学特性对汽车的性能和燃油经济性有很大的影响。
卡门涡街的应用使得汽车设计师能够通过合理的尾部设计来减少空气阻力，提高汽车的行驶稳定性和燃油经济性。
4. 水力发电站：在水力发电站中，水流通过水轮机转动发电机产生电能。
为了提高水流的速度和压力，减少能量损失，发电站的水轮机进口一般采用收缩型流道，从而产生卡门涡街现象，以提高发电效率。
5. 船舶设计：在船舶设计中，船体的外形和船底的凹凸设计对船舶的阻力和航行稳定性有很大的影响。
通过合理设计船底的凹凸形状，可以形成卡门涡街，减少船舶的阻力，提高航行速度和燃油经济性。
6. 烟囱设计：在建筑物的烟囱设计中，为了提高烟气的排放效率，减少烟囱内的阻力，常常采用收缩型烟囱设计，通过形成卡门涡街，提高烟气的速度和排放效率。
7. 燃烧器设计：在工业燃烧器的设计中，为了提高燃烧效率和燃烧稳定性，常常采用收缩型燃烧器设计，通过形成卡门涡街，使燃料和空气混合更加均匀，提高燃烧效率和减少污染物排放。
8. 水处理：在水处理领域，卡门涡街的应用可以提高水流的速度和压力，从而增加水处理设备的处理能力，提高水处理效率。
卡门涡街的原理及其应用 (2)
卡门涡街的原理及其应用1. 卡门涡街的原理介绍卡门涡街是由卡门效应（卡门涡街效应）衍生而来的一种现象。
卡门效应是流体力学中的一个重要现象，在流体通过一个圆柱体时会形成旋涡街。
卡门涡街是一种产生周期性旋涡的现象，具有较高的频率和可控性。
2. 卡门涡街的工作原理卡门涡街的工作原理是基于卡门效应。
当流体通过圆柱体时，由于流体的惯性和黏性，会形成一个交替排列的旋涡结构，即卡门涡街。
旋涡的形成和脱落会产生涡旋相关的压力变化，从而加速或减缓流体的流动速度。
3. 卡门涡街的应用卡门涡街作为一种流体控制技术，具有广泛的应用前景。
3.1 消除尾迹卡门涡街可以通过调节圆柱体的形状和流体参数，使得涡旋脱落的频率和幅度控制在合适的范围内。
利用卡门涡街可以有效地消除飞行器、汽车等高速运动物体的尾迹，降低气动阻力和噪声，提高运动物体的效能和稳定性。
3.2 增强传热效率由于卡门涡街的涡旋结构，可以增强传热介质与换热表面的接触，提高传热效率。
因此，卡门涡街在热交换器、反应器等领域有着重要的应用价值。
3.3 减小湍流卡门涡街还可以通过激励的方式减小湍流，提高流体流动的稳定性。
这在风力发电、能源输送等领域具备重要的应用潜力。
4. 卡门涡街的优势和挑战卡门涡街作为一种先进的流体控制技术，具有以下的优势和挑战：4.1 优势•卡门涡街具有较高的可控性和可调节性，可以根据不同的需求进行调整。
•卡门涡街技术相对成熟，已经在多个领域得到了应用验证。
•卡门涡街的应用可以有效降低能耗和环境污染。
4.2 挑战•卡门涡街技术的理论研究和工程应用还有待进一步深入。
•卡门涡街的优化设计和参数选择需要大量的试验和实际操作经验。
•卡门涡街技术的经济性和持续性还需要进一步探索和改进。
5. 结论卡门涡街是一种基于卡门效应的流体控制技术，具有广泛的应用前景。
通过消除尾迹、增强传热效率和减小湍流等方式，卡门涡街可以对流体进行有效控制，提高系统性能和能源利用效率。
尽管卡门涡街技术还面临一些挑战，但相信随着技术的不断进步和创新，卡门涡街技术将在更多领域发挥重要作用。
卡门涡街
2009年10月20日~ 10月23日卡门涡街一、实验原理实验表明，粘性流体绕流圆柱时，由于脱体所形成的圆柱背后的漩涡有一定的释放规律，当雷诺数（Re ）达到一定值（40～80）时，在圆柱体后几乎是平行的两根直线上，产生一系列相隔固定间距的单涡。
处于圆柱体同一侧的所有单涡以同一方向旋转，分于两侧的涡则旋转方向彼此相反。
在圆柱体下游出现的这种整齐的反对称排列的涡对叫做卡门涡街。
对于圆柱体后涡旋的发射现象，卡门指出，大多数的排列情况都是不能抵抗微小扰动的，即是不稳定的，只有下图所示，当两排涡旋之间的距离h 与同列中相邻两涡旋之间的距离L 之比（h/L ）为0.2806时，才是稳定的。
图1 卡门涡街示意图涡街在上述稳定的排列方式下，各个单涡以相向旋转形成，交错地从物体两边发射出来，其频率F （次/秒）与圆柱运动速度（或绕流速度）成正比，和圆柱直径成反比。
以无量纲数S t 表示，称为斯托哈尔数，∞=V fd S t ，它是雷诺数的函数，当250＜Re ＜2×105时，有如下的经验公式：⎪⎭⎫ ⎝⎛-==∞Re 7.191198.0V fd S t 当103＜Re ＜105时，斯托哈尔数近似常数，可以取为0.2。
圆柱后发射的涡旋，除了绕流速度∞V 向下游流动外，还以一定速度u 流向圆柱体，因此涡旋向下游运动的绝对速度为u V -∞,计算得出L h th L u π2Γ=,一般，u ＜V ∞,式中Γ是涡旋的环量。
图2 卡门涡街实际拍照二、实验指导本实验可用于观察在流体中，圆柱两侧绕流时，产生的卡门涡街现象。
三、实验步骤：1. 在拖曳水槽中灌满水。
2. 在拖车上固定好实验用圆柱体。
3. 直流电源正极接在圆柱体露出水面的部位上，电源负极接在插于水中的铜板上。
4. 把拖车置于拖曳水槽的一端。
5. 待水完全静止后，开启直流稳压电源开关，调整电压和电流都为最大。
6. 开启力矩电机驱动器电源开关，调整行走方向开关正确后，旋转速度调节钮，观察卡门涡街现象。
卡门涡街原理
卡门涡街原理
卡门涡街原理是一种流体力学现象，它是由奥地利物理学家卡门在20世纪初发现的。
这种现象在工程领域中有着广泛的应用，特别是在流体控制和混合方面。
本文将介绍卡门涡街原理的基本概念和应用。
卡门涡街原理是指当流体通过一个圆柱体时，会在圆柱体后面形成一系列的涡旋。
这些涡旋会交替地脱离圆柱体两侧，形成一个稳定的涡街。
这种现象的产生是由于流体在圆柱体周围的速度分布不均匀，导致了流体的不稳定性。
卡门涡街原理在工程领域中有着广泛的应用。
其中最常见的应用是在风力发电机的设计中。
风力发电机的叶片通常是圆柱体形状，当风通过叶片时，会产生类似于卡门涡街的现象。
这种现象可以增加风力发电机的效率，使其能够更好地转换风能为电能。
卡门涡街原理还可以用于流体混合。
在化学工程中，混合是一个非常重要的过程。
通过使用卡门涡街原理，可以将两种不同的流体混合在一起，从而实现更好的反应效果。
卡门涡街原理还可以用于流体控制。
在飞机和汽车的设计中，流体控制是一个非常重要的问题。
通过使用卡门涡街原理，可以控制流体的流动，从而实现更好的空气动力学性能。
卡门涡街原理是一种非常重要的流体力学现象，它在工程领域中有着广泛的应用。
通过深入研究卡门涡街原理，我们可以更好地理解流体的行为，从而实现更好的工程设计和应用。
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2：卡门涡街有关例子 ⑴塔科玛桥风毁事故与卡门涡街 20世纪40年代，美国塔科玛峡谷桥（Tacoma Narrow Bridge）风 毁事故的惨痛教训，使人们认识到卡门涡街对建筑安全上的重要作用。 1940年，美国华盛顿州的塔科玛峡谷上花费640万美元，建造了一 座主跨度853.4米的悬索桥。建成4个月后，于同年11月7日碰到了一 场风速为19米/秒的风。
认识卡门涡街
一：了解卡门涡街产生的机理及 例子。 二：学会计算流量和频率。 三：简单运用Fluent软件模拟演 示卡门涡街现象。
卡门涡街产生的机理及例子
1：卡门涡街，卡门涡街是流体力学中重要的现象，在自然界中常可遇到， 在一定条件下的定常来流绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落 出旋转方向相反、排列规则的双列线涡，经过非线性作用后，形成卡 门涡街。
20世纪60年代，经过计算和实验，证明了冯· 卡门的分折是正确的。塔科 玛桥的风毁事故，是一定流速的流体流经边墙时，产生了卡门涡街；卡门涡 街后涡的交替发放，会在物体上产生垂直于流动方向的交变侧向力，迫使桥 梁产生振动，当发放频率与桥梁结构的固有频率相耦合时，就会发生共振， 造成破坏。 卡门涡街不仅在圆柱后出现，也可在其他形状的物体后形成，例如在高层 楼厦、电视发射塔、烟囱等建筑物后形成。这些建筑物受风作用而引起的振 动，往往与卡门涡街有关。因此，现在进行高层建筑物设计时都要进行计算 和风洞模型实验，以保证不会因卡门涡街造成建筑物的破坏。据了解，北京、 天津的电视发射塔，上海的东方明珠电视塔在建造前，都曾在北京大学力学 与工程科学系的风洞中做过模曲振动，且振幅越来越大 （接近9米），直到桥面倾斜到45度左右，使吊杆逐根拉断导致桥 面钢梁折断而塌毁，坠落到峡谷之中。当时正好有一支好莱坞电影 队在以该桥为外景拍摄影片，记录了桥梁从开始振动到最后毁坏的 全过程，它后来成为美国联邦公路局调查事故原因的珍贵资料。人 们在调查这一事故收集历史资料时，惊异地发现：从1818年到19世 纪末，由风引起的桥梁振动己至少毁坏了11座悬索桥。 第二次世界大战结束后，人们对塔科玛桥的风毁事故的原因进行 了研究。一开始，就有二种不同的意见在进行争论。—部份航空工 程师认为塔科玛桥的振动类似于机翼的颤振；而以冯卡门为代表的 流体力学家认为，塔科玛桥的主梁有着钝头的H型断面，和流线型 的机翼不同，存在着明显的涡旋脱落，应该用涡激共振机理来解释。 冯· 卡门1954年在《空气动力学的发展》一书中写道：塔科玛海峡大 桥的毁坏，是由周期性旋涡的共振引起的。设计的人想建造一个较 便宜的结构，采用了平钣来代替桁架作为边墙。不幸，这些平钣引 起了涡旋的发放，使桥身开始扭转振动。这一大桥的破坏现象，是 振动与涡旋发放发生共振而引起的。