什麼是「卡門渦街」?卡門渦街具有什麼特徵

2025-01-21 16:55:08 字數 3374 閱讀 9395

1樓:智慧型差壓變送器奧特

卡門渦街又叫做卡門渦流,是乙個匈牙利籍美國空氣動力學家,馮·卡門提出的物理理論,也是我國錢學森的的博士導師。渦街是指流體中安置的阻流體,在特定條件下,會出現不穩定的邊界層分離現象,阻流體下游的兩側,會產生兩道非對稱地排列的漩渦,其中一側的漩渦順時針方向轉動,另一側漩渦則反方向旋轉,兩排漩渦相互交錯排列,想街道旁的街燈一樣,所以取名渦街。平常生活中,河水流過障礙物,用的就是卡門渦街。

流量計的入口處會設定乙個阻流體,用於產生渦街,漩渦會衝擊阻流體後面的擺體感測器,用於記錄漩渦的頻率,流速越高,渦街頻率越高。流體流速和頻率存在特定的聯絡,流量計通過內部晶元運算,得出流量資訊。

2樓:中地數媒

1908年,馮·卡門。

獲得博士學位。之後,去巴黎考察。不久,普朗特來信,請他去哥廷根大學。

做助手。他愉快地接受了邀請,開始了他航空科學家的生涯。當時,普朗特正在從事流體邊界層分離現象的研究。

馮·卡門到哥廷根大學後,對這一現象非常重視。判明流體在圓柱後面形成的兩排交叉的渦旋是穩定的。他就此寫了兩篇出色的**。

由於有人把這一現象戲稱為「卡門渦街」。這一發現成為流體力學。

中的一次重大發現。

3樓:聽夏知秋

卡門渦街是流體力學中重要的現象,在自然界中常可遇到,在一定條件下的定常來流繞過某些物體時,物體兩側會週期性地脫落出旋轉方向相反、排列規則的雙列線渦,經過非線性作用後,形成卡門渦街。如水流過橋墩,風吹過高塔、煙囪、電線等都會形成卡門渦街。

1 穩定性。

當漩渦不斷增長,擺動加強,不穩定的對稱旋渦破碎時,會形成週期性的交替脫落的卡門渦街。研究表明,卡門渦街大多數情況下是不穩定的,通過計算,卡門渦街的穩定條件是h/l=,此時re=150。

2 脫落頻率。

研究表明,在re=200~15000的範圍內,圓柱體後面的漩渦不斷週期性均勻脫落,漩渦的脫落頻率f與來流速度u成正比,與圓柱體直徑d成反比。而當re>1000時,斯特勞哈爾數近似等於常數。此時脫落頻率f與來流速度成正比,渦街流量計就是根據這一原理,通過測出流場中繞流圓柱體的漩渦的脫落頻率,從而測量出流速和流量。

3聲響效應。

卡門渦街交替脫落時會產生振動,併發出聲響效應,這種聲響是由於卡門渦街週期性脫落時引起的流體中的壓強脈動所造成的聲波,如日常生活中所聽到的風吹電線的風鳴聲就是渦街脫落引起的。

卡門渦街具有什麼特徵

4樓:奇奇侃科技

具有不穩定性、脫落頻率規律性、會形成聲響效應等特徵。

1、不穩定性:當漩渦不斷增長,擺動加強,不穩定的對稱漩渦破碎時,會形成週期性的交替脫落的卡門渦街。研究表明,卡門渦街大多數情況下是不如坦穩定的。

2、脫落頻率規律性:研究表明,在re=200~15000的範圍內兆歲,圓柱體後面的漩渦不斷週期性均勻脫落,漩渦的脫落頻率f與來流速度u成正比,與圓柱體直徑d成反比。而當re>1000時,斯特勞哈爾數近似等於常數。

此時脫落頻率f與來流速度成正比,渦街流量計就是根據這一原理,通過測出流場中繞流渣猜桐圓柱體的漩渦的脫落頻率,從而測量出流速和流量。

3、形成聲響效應:卡門渦街交替脫落時會產生振動,併發出聲響效應,這種聲響是由於卡門渦街週期性脫落時引起的流體中的壓強脈動所造成的聲波,如日常生活中所聽到的風吹電線的風鳴聲就是渦街脫落引起的。

卡門渦街是什麼?

5樓:匿名使用者

【卡門渦街】 又稱 卡門漩渦。

流體繞過非流線形物體時,物體尾流左右兩側產生的成對的、交替排列的、旋轉方向相反的反對稱渦旋。 卡門渦街是粘性不可壓縮流體動力學所研究的一種現象。流體繞流高大煙囪、高層建築、電線、油管道和換熱器的管束時都會產生卡門渦街。

1911年,德國科學家卡門從空氣動力學的觀點找到了這種渦旋穩定性的理論根據。對圓柱繞流,渦街的每個單渦的頻率f與繞流速度v成正比,與圓柱體直徑d成反比,即。sr是斯特勞哈爾數,它主要與雷諾數有關。

當雷諾數為300~3×105時,sr近似於常數值(;當雷諾數為 3×105~3×106時,有規則的渦街便不再存在;當雷諾數大於3×106時,卡門渦街又會自動出現,這時sr約為。出現渦街時,流體對物體會產生乙個週期性的交變橫向作用力。如果力的頻率與物體的固有頻率相接近,就會引起共振,甚至使物體損壞。

這種渦街曾使潛水艇的潛望鏡失去觀察能力,海峽大橋受到毀壞,鍋爐的空氣預熱器管箱發生振動和破裂。但是利用卡門渦街的這種週期的、交替變化的性質,可製成卡門渦街流量計,通過測量渦流的脫落頻率來確定流體的速度或流量。

卡門渦街的事件

6樓:燕算試衣衣

20世紀40年代,美國塔科瑪峽谷橋(tacoma narrow bridge)風毀事故的慘痛教訓,使人們認識到卡門渦街對建築安全上的重要作用。

1940年,美國華盛頓州的塔科瑪峽谷上花費640萬美元,建造了一座主跨度公尺的懸索橋。建成4個月後,於同年11月7日碰到了一場風速為19公尺/秒的風。雖風不算大,但橋卻發生了劇烈的扭曲振動,且振幅越來越大(接近9公尺),直到橋面傾斜到45度左右,使吊杆逐根拉斷導致橋面鋼樑折斷而塌毀,墜落到峽谷之中。

當時正好有一支荷里活電影隊在以該橋為外景拍攝影片,記錄了橋樑從開始振動到最後毀壞的全過程,它後來成為美國聯邦公路局調查事故原因的珍貴資料。人們在調查這一事故收集歷史資料時,驚異地發現:從1818年到19世紀末,由風引起的橋樑振動己至少毀壞了11座懸索橋。

第二次世界大戰結束後,人們對塔科瑪橋的風毀事故的原因進行了研究。一開始,就有二種不同的意見在進行爭論。—部份航空工程師認為塔科瑪橋的振動類似於機翼的顫振;而以馮卡門為代表的流體力學家認為,塔科瑪橋的主樑有著鈍頭的h型斷面,和流線型的機翼不同,存在著明顯的渦旋脫落,應該用渦激共振機理來解釋。

馮·卡門1954年在《空氣動力學的發展》一書中寫道:塔科瑪海峽大橋的毀壞,是由週期性旋渦的共振引起的。設計的人想建造乙個較便宜的結構,採用了平鈑來代替桁架作為邊牆。

不幸,這些平鈑引起了渦旋的發放,使橋身開始扭轉振動。這一大橋的破壞現象,是振動與渦旋發放發生共振而引起的。

20世紀60年代,經過計算和實驗,證明了馮·卡門的分析是正確的。塔科瑪橋的風毀事故,是一定流速的流體流經邊牆時,產生了卡門渦街;卡門渦街後渦的交替發放,會在物體上產生垂直於流動方向的交變側向力,迫使橋樑產生振動,當發放頻率與橋樑結構的固有頻率相耦合時,就會發生共振,造成破壞。

卡門渦街不僅在圓柱後出現,也可在其他形狀的物體後形成,例如在高層樓廈、電視發射塔、煙囪等建築物後形成。這些建築物受風作用而引起的振動,往往與卡門渦街有關。因此,進行高層建築物設計時都要進行計算和風洞模型實驗,以保證不會因卡門渦街造成建築物的破壞。

據瞭解,北京、天津的電視發射塔,上海的東方明珠電視塔在建造前,都曾在北京大學力學與工程科學系的風洞中做過模型實驗。

卡門渦街的介紹

7樓:創哲物

一分鐘看懂引發虎門大橋振動的」卡門渦街「

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