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发布时间：2024-10-23 21:08
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时间：2024-11-14 12:45
卡门涡街，又称作卡门漩涡或者卡尔曼涡旋，是一种流体动力学现象，当流体绕过非流线形物体时，会在物体尾流两侧形成成对的、交替排列且旋转方向相反的涡旋。这种涡旋是粘性不可压缩流体在特定条件下的表现。
1911年，德国科学家T.von卡门从空气动力学的角度揭示了这种涡旋稳定性的理论依据，特别是对于圆柱绕流，涡街的单涡频率f与绕流速度v成正比，与圆柱体直径d成反比，斯特劳哈尔数(Sr)则主要取决于雷诺数。当雷诺数在300到3×10^5范围内，Sr值接近常数0.21；雷诺数在3×10^5到3×10^6时，涡街结构变得不规则；当雷诺数超过3×10^6时，卡门涡街会再次出现，这时Sr约为0.27。
值得注意的是，卡门涡街的存在会对物体产生周期性的交变横向力。当这种力的频率接近物体的固有频率时，可能导致共振，严重时甚至可能损坏物体。历史上，卡门涡街曾导致潜水艇的潜望镜失效，海峡大桥受损，以及锅炉的空气预热器管箱振动破裂。然而，这一特性也为我们提供了机会，通过利用涡街的周期性变化，可以制造出卡门涡街流量计，通过测量涡流脱落的频率来测量流体的速度或流量。
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。如水流过桥墩，风吹过高塔、烟囱、电线等都会形成卡门涡街。卡门涡街有一些很重要的应用，因此有必要了解其研究历史及有关的应用情况。