卡门涡街的计算

卡门涡街升力系数卡门涡街是流体力学中一种重要的现象，绝大多数人应该都能在日常生活中观察到类似的现象。

在我们插入一块扁平物体（如一块纸）在空气中迅速移动时，我们会看到后面产生一串循环的卷涡。

这种卷涡被称为卡门涡街。

卡门涡街可以在水流中、天气系统中、以及其他一些物理或工程现象中观察到。

卡门涡街的产生是由于流体通过一块物体（如流过一个圆柱体）时，流体因为惯性的缘故而无法完全紧密地球流通过物体。

流体分离并产生一系列的“边界层”，形成旋涡。

这些旋涡在物体的背面相互交替地脱落，并以交变的顺序形成卡门涡街。

卡门涡街的升力系数是描述卡门涡街在垂直方向上产生的力的一个参数。

在航空航天工程中，卡门涡街的升力系数对于飞行器的设计和性能分析非常重要。

卡门涡街的升力系数可以通过不同的实验方法或计算方法进行测量和计算。

一种常用的测量卡门涡街升力系数的方法是基于力平衡原理的试验测量。

通过在流体中放置一个模型，利用压力传感器测量流体对模型产生的压力分布，可以计算出卡门涡街产生的升力。

这种方法需要精确的测量设备和实验条件的控制，以获得可靠的结果。

另一种常用的计算卡门涡街升力系数的方法是数值模拟。

数值模拟可以通过在计算机上建立流体力学模型，并运用数值计算方法来求解流体的运动方程，从而获得卡门涡街的形状和属性。

数值模拟方法可以提供较为准确的升力系数计算结果，但需要大量的计算资源和工程经验。

当然，除了这两种方法，还有其他一些实验和计算方法可以测量和计算卡门涡街升力系数。

在实际工程中，一般会根据具体需求和条件选择不同的方法。

总结而言，卡门涡街升力系数是描述卡门涡街在垂直方向上产生的力的一个重要参数。

它可以通过试验测量和数值模拟等方法进行计算和评估。

在航空航天工程等领域中，准确测量和计算卡门涡街升力系数对于飞行器的设计和性能分析非常重要。

一. 工作原理在流体中设置三角柱型旋涡发生体，则从旋涡发生体两侧交替地产生两列有规则的旋涡，这种旋涡称为卡门涡街，如图(一)所示。

图(一)旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。

设旋涡的发生频率为f ，被测介质来流的平均速度为V ，旋涡发生体迎流面宽度为d ，表体通径为D ，根据卡曼涡街原理，有如下关系式: f=St.V/〔（1-1.25d/D ）d 〕式中：f －发生体一侧产生的卡门旋涡频率St －斯特罗哈尔数 V －流体的平均流速 d －柱体流面宽度 D-管道内径在漩涡发生体中装入电容检测探头或压电检测探头及相应匹配电路，即可构成电容检测式涡街流量/传感器或压电检测式涡街流量传感器。

图（二）在曲线表中St ＝0.17的平直部分，漩涡的释放频率与流速成正比,即为涡街流量传感器测量范围度。

只要检测出频率f 就可以求得管内流体的流速，由流速V 求出体积流量。

Q ＝3600f/K 或M=ρ3600 f/K 式中：K ＝仪表常数（1/m ³）。

M=质量流量线性测量范围7×1062×104 5×103 可能测量范围 St 0．20．150．1ReQ＝体积流量（m³/h）ρ=介质密度（kg/m³）F=频率Hz二. 主要技术指标表(一)测量介质液体、气体、蒸汽（单相介质或可以认为是单相的介质）饱和蒸汽在干度≥85%时，可以认为是单相介质介质温度(℃)-40～+300； 350～450（电容式，协议订货）介质压力 1.6Mpa 2.5Mpa 4.0Mpa ≥4.0Mpa的规格协议订货允许振动加速度电容式传感器:1.0～2.0g 压电式传感器：≤0.2g不确定度 1.0级 1.5级 2.5级量程比8:1 10:1 15:1流量范围液体：0.35~7.0m/s 气体：5.0~60.0m/s 蒸汽：6.0~70.0m/s 规格满管式法兰卡装式规格为DN15-DN300插入式DN200-DN1500（超过DN1500可特殊订货）材质304，其他材质协议订货雷诺数正常2×10³~7*10 扩展1*10~7*10阻力系数满管式Cd≤2.6防护等级普通型：IP65 潜水型：IP68防爆等级本质安全型：EX（ia）ⅡCT2-T5 隔爆型：ExdⅡBT2-T5环境条件环境温度-40℃~+55℃（非防爆场所） -25℃~+55℃（防爆场所）相对湿度≤90%大气压力86~106kPa供电电源脉冲型12VDC～ +24VDC 电流型 12VDC～+24VDC 4-20mA 电池供电3.6V 输出信号频率脉冲信号2~3000Hz 低电平≤1V 高电平≥5V二线制4-20mA信号防爆型负载≤300Ω非防爆型负载≤500Ω三、传感器的选型3.1．尊敬的用户，当您要选用产品时，请仔细阅读选型样本，并做好以下工作：1．认真核对被测介质的工况条件：温度、压力、管径等工艺参数。

卡门涡街升力系数卡门涡街现象源于流体力学中的黄蜂腰振动，是一种流体不稳定的现象。

卡门涡街的发生是由于流体在流动中遇到阻力时发生剪切力，从而形成涡旋，一部分涡旋沿着流体运动方向滚动流动，同时另一部分涡旋向相反方向滚动，这种现象被称为卡门涡街。

卡门涡街现象不仅在自然界中广泛存在，在许多实际应用中也是必须考虑的重要环节，比如汽车车身、桥梁、飞机机翼、水泵、水轮机等都会因涡街带来不良效果。

卡门涡街对物体的升力和阻力具有复杂的影响，因此在工程设计和模拟中，需要准确计算和预测卡门涡街的特性，以充分利用卡门涡街的升力增强和阻力降低效果。

卡门涡街涡量的大小和分布规律对物体升力的影响非常重要，目前主要的研究方法是通过流场模拟实验来获取涡量数据，分析卡门涡街的涡量分布和变化规律，并计算升力系数。

升力系数是衡量物体受到卡门涡街影响的指标之一，它是物体所受升力和单位动量流体动能相对于速度的比值。

其计算公式为：CL = L / (0.5*rho*V^2*A)其中，L为物体所受升力，rho为流体密度，V为流体速度，A 为物体所受流体作用面积。

升力系数的大小与物体的形状、角度、流速、流体密度等有关系。

在卡门涡街现象中，相同条件下，表观升力系数与卡门涡街的强度和发生位置密切相关。

升力系数的变化趋势与卡门涡街现象密切相关，如果能够在实际应用中将卡门涡街的发生和分散控制在某个适宜的范围内，就能够实现物体升力系数的最大化。

卡门涡街的控制技术主要包括两个方面：一是通过物体的几何形状和表面特征来调控卡门涡街的分布和强度；二是通过流场参数的调控来控制卡门涡街的形成和发生位置。

卡门涡街的控制措施包括：改变物体几何形状和表面特征，比如通过凸出物的作用、减小流体流动的曲率半径、增加物体的光滑程度等方式来改变物体所受的卡门涡街；通过改变物体的形状和表面特征来增加物体的升力，和降低物体所受的阻力；调整流体流动参数，在减小流阻的同时增加物体升力，比如利用氧气燃烧器、推进器、舵机等方式来控制流体速度、压力、温度等流动参数，从而成为可以控制卡门涡街强度和位置的关键因素；完善实验装置和流场模拟模型，通过数字模拟、三维可视化等方式，方便了卡门涡街的分析和控制效果的监测。

卡门涡街公式卡门涡街（Karmanvortices）公式是流体动力学上最为重要的公式之一，它主要用来解释水涡力作用时不同流体中气流发生涡流现象。

这个公式是由前苏联物理学家卡门（T. vonKármá）在1930年代创立的。

卡门涡街公式（Karman vortices）常常用来研究和预测空气的流动行为，特别是它在研究气流绕流特性时非常有用。

卡门涡街公式常常被用来预测水涡力作用影响到不同流体中气流发生涡流现象时，这种涡流可能会带来危险，比如说机械设备腐蚀，结构受损，甚至爆炸。

在机械、航空、航天、水力发电等领域，卡门涡街公式都被广泛应用，为研究不同流体中的气流提供了有力的理论支持。

该公式有两个基本元素，即： Kármá公式和Leonard公式。

Kárm á公式是描述涡流的一种数学模型，用于计算涡流的压力变化，并用于预测空气动力学的流动行为。

Leonard公式计算涡流间的相互作用，包括涡流间的增强或减弱，以及涡流中间分布情况。

通过使用这两种公式，可以预测空气中不同流体中气流发生涡流现象时会发生什么情况，进而采取有效措施以防止空气中发生危险形势。

比如，飞行器在飞行时受到涡流影响，研究人员可以运用卡门涡街公式来预测涡流的行为，从而采取有效的防护措施，防止飞行器受到损害。

卡门涡街公式不仅被用来研究和预测空气中气流的流动行为，它还被用来研究和预测水体中的涡流现象，比如说水力发电厂等水利设施中的水流。

由于水力发电可以更有效地转换水流动能为电动能，使用上述公式研究水流行为可以帮助开发者更有效地改善水力发电设施，提高水力发电的性能。

卡门涡街公式被广泛用于当今的科学研究中，它不仅能提高流体动力学的研究水平，还能有效的预测空气和水体中的流动现象，为机械、航空、航天、水力发电等产业提供有力的理论支持。

卡门涡街公式为当代科学研究做出了巨大贡献，其历史地位和影响力不可低估。

圆柱直径ｄ＝0.02m，流场为0.5m×1.0m，上下面和左面设为速度入口速度为
u＝0.005m／s，v＝0m／s，流体材料为水，温度为20o C水的运动粘度υ＝1.007e-6m2/s，雷诺数Re＝ud／υ＝100
在gambit中对流场进行如下划分：
然后作网格如图：
为加速旋涡的分离，流场初始化时给流场加一个扰动，上半部分速度为0.005m/s，下半部分速度为0，（需要用到用户定义场函数功能），然后在初始化后如果速度后patch中调用该函
数，对整个流场进行初始化，结果如下图：
用双精度非稳态独立求解器，压力速度耦合用simplec算法。

迭代计算时，时间步长取0.005s。

迭代到380s计算结果如图，圆柱后出现有规则的交错排列的旋涡组合，称为卡门涡街：。

卡门涡街公式
卡门涡街公式是物理学中的一个重要原理，它最初由19年代美国物理学家卡门涡街（Kármá）提出。

关于这个公式，有一句著名的格言：“它是如此之重要，以至于有人说，它解释了人类改变世界的一切”。

卡门涡街公式是一种研究来自摩擦的气体动力学过程的数学公式，它通过对飞机翼前缘的涡街来描述。

在这个过程中，飞机翼前缘将向两侧凹凸状的空气流量形成一个涡流区域，而涡街被认为可以在流体中传输和传播能量。

卡门涡街公式最终能够用于计算涡流力和涡街活动的结果，以及它们如何影响飞行性能。

通过这个公式，飞行员可以更好地控制飞行器，使其更安全、更有效地穿越空气动力，并且能够更高效地飞行。

此外，卡门涡街公式不仅用于航空领域，它也被用于其他理论研究领域，如船舶设计、工程流体动力学、叶轮技术，以及风力发电等。

它还可以用来计算城市风廓线和大气瞬变过程中发生的变化。

在知识经济时代，有效地学习和利用卡门涡街公式将会大大推进科研工作，发展现代技术和科学理论，从而使社会和文明更加发达。

我们不仅可以提高科学教育水平，还可以开拓新的科学领域，以及开发更多的高科技产品。

在今天的世界，卡门涡街公式在物理学、数学等学科中占有重要的地位。

它的出现，被认为是人类历史上最伟大的发明之一，其影响力将会持续发挥作用，超越世世代代。

它已经成为科学发展历程中不
可或缺的里程碑，也有效地提醒我们，只有遵循卡门涡街公式的原则，人类才能获得成功，继续推进宇宙的发展。

二维非定常不可压缩流畅分析——卡门涡街
例：圆柱扰流的计算区域，圆柱直径D=0.02m，流场为0.5*1.om，上下面和圆柱表面均为壁面，左面为入口设为速度入口，入口速度为u=0.01m/s，v=0m/s，右边出口设置为outflow。

流体材料为谁，密度p=999.2kg/m3,粘性系数u=0.001003kg/(ms)
1、绘制圆柱、流场。

并用流场区域减去圆。

2、网格划分
首先将圆划分为80等分，方法：利用边的节点划分方式，在spacing下选择interval count.并输入80。

Edges 黄色区域选择圆。

其他条件不变，确定apply。

面的网格划分。

其他条件不变，在elements后面选择tri。

3、设置边界条件，保存文件
将进口即左边线段边界条件命名为inlet，边界条件为VELOCITY_INLET。

将右边命名为outlet，边界条件选择OUTLET。

将上下边分别命名为top bottom及圆柱截面为cylinder，边界条件均为WALL.
4、运行fluent软件，并打开文件
5、检查网络文件，显示网络，设置计算区域尺寸。

6、选择计算模型
卡门涡街及涡脱落现象时非定常流，所以在time 选项中选择unsteady。

在unsteady formulation下选择2nd-order implicit。

粘性模型机操作环境均为默认设置。

7、定义流体的物理性质
8、设置边界条件
i.进口速度设置
0.01
ii.出口为默认值
iii.Fluid相
9、求解方程的设置及控制
10、迭代计算。

卡门涡街流体绕过非流线形物体时，物体尾流左右两侧产生的成对的、交替排列的、旋转方向相反的反对称涡旋。

卡门涡街是粘性不可压缩流体动力学所研究的一种现象。

流体绕流高大烟囱、高层建筑、电线、油管道和换热器的管束时都会产生卡门涡街。

1911年,德国科学家T.von卡门从空气动力学的观点找到了这种涡旋稳定性的理论根据。

对圆柱绕流，涡街的每个单涡的频率f与绕流速度v成正比，与圆柱体直径d成反比，即。

Sr是斯特劳哈尔数,它主要与雷诺数有关。

当雷诺数为300～3×105时,Sr近似于常数值(0.21)；当雷诺数为3×105～3×106时，有规则的涡街便不再存在；当雷诺数大于3×106时，卡门涡街又会自动出现，这时Sr约为0.27。

出现涡街时，流体对物体会产生一个周期性的交变横向作用力。

如果力的频率与物体的固有频率相接近,就会引起共振,甚至使物体损坏。

这种涡街曾使潜水艇的潜望镜失去观察能力,海峡大桥受到毁坏,锅炉的空气预热器管箱发生振动和破裂。

但是利用卡门涡街的这种周期的、交替变化的性质，可制成卡门涡街流量计，通过测量涡流的脱落频率来确定流体的速度或流量。

流体绕过发生体时会形成卡门涡街，在满足一定的条件下，非对称涡列就能保持稳定，此时，涡旋的频率f与流体的流速v及涡旋发生体的宽度d有如下关系：f=St(v/d)其中St为斯特劳哈尔数，在正常工作条件下为常数。

为什么会出现卡门涡街当流速比较小时，物体两边产生的窝比较小，也不怎么互相影响，而当流速比较高时，物体两边的窝开始互相影响。

如图所示，因为任何时候左右都不会完全对称，某一时刻，必有一方压力高，而另一方压力低。

在图示的时刻，红点处的压力高，而蓝点处的压力低，所以流体向右移动，一旦移动到一定的时候，红点处的压力与蓝点处的压力一样了，向右的移动便停止了。

右端的窝脱离。

与此同时，由于流动，左端靠近物体的低压区也在发展。

当左端的低压区壮大到一定的程度，右端的压力就会高于左端。

卡门涡街原理“卡门涡街原理”，是物理学家卡门涡街提出的一套关于态势和力问题的解决方案。

该原理曾经给了物理学家研究运动问题的思路，也为其他自然科学的研究作出了重大的贡献，令人称赞。

卡门涡街于1788年出生于瑞典，他爱好研究物理学，最初是在瑞典的汶莱斯科大学接受教育，后来获得英国伦敦大学学位。

他在英国获得教育和博士学位后，在1797年回到瑞典，开始他的研究学术生活。

他对物理学的研究非常深入，他对传统物理学方法怀疑后，决定从新建立一个全新的物理学理论。

1809年，卡门涡街发明了“卡门涡街原理”，这是一个非常重要的发现，用简单的数学原理证明了许多物理学问题。

原理概括起来就是，所有运动均可以由两个基本的势函数来表示，即定义在每一点的态势（即力的大小）和力的方向。

由于该原理涉及到力学和电磁学的基础，因此也被称为“电磁学妆模型”。

实际上，卡门涡街的原理的实质是引入一个新的数学工具，用来分析由质点组成的系统运动的力学问题，以及由有穷大质量和电荷组成的系统的电磁问题。

该原理具有很强的普遍性，适用于任何系统运动，包括宇宙尺度的局部动力学问题。

如今，卡门涡街的原理被广泛应用于科学界的许多领域，比如电磁学，量子力学，波动力学，热力学，化学，甚至生物学。

它也被广泛应用于技术和工业领域，比如电子工程，电机和汽车工程，机械和轨道工程，航空航天工程，等等。

“卡门涡街原理”更重要的是，它提供了一种有效的物理理解模型，用于揭示自然界中许多现象的本质。

可以说，卡门涡街的原理是现代物理学的基础，他的发现改变了人们对自然界的认识，为后来的发现和进步奠定了基础。

他的原理深深影响着包括物理学、化学、生物学等自然科学的发展，被称为“现代物理学的奠基者”。

经过200多年的发展和研究，“卡门涡街原理”的影响力越来越大，它引发了后来的物理学家及由他们发明的技术，不仅影响了自然科学的发展，而且更为重要的是，改变了人们对自然界的认识。

卡门涡街的原理对现代科学和技术的发展起着关键作用，甚至有可能成为未来交互设备或语音控制设备的基础。

卡门涡街的计算一、现象简述粘性不可压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、并排列规则的双列线涡。

开始时，这两列线涡分别保持自身的运动前进，接着它们互相干扰，互相吸引，而且干扰越来越大，形成非线性涡街。

卡门涡街的形成与雷诺数有关，雷诺数为40-300时，脱落的涡旋有周期规律，雷诺数大于300，涡旋开始随机脱落，随着雷诺数的增大，涡旋脱落的随机性也增大，最后形成湍流。

现通过二维圆柱绕流问题对涡街现象进行数值模拟。

二、模型建立几何模型建立如下，数值计算中雷诺数为200，即入口速度为0.031m/s。

圆柱体半径为50mm.三、创建网格通过Ansys ICEM CFD进行预处理，生成二维平面网格。

观察发现，圆周周围网格较密，向外逐步变疏，同时圆周围有理想边界层。

四、计算结果将所生成的网格导入FLUENT，检查网格质量合格后，通过二维求解器求解。

因为模型设定雷诺数为200，所以选择层流模式进行流动模拟。

默认空气为默认材料，并采用系统默认的物性参数。

进一步定义边界条件，设置速度入口和出流边界。

应用SIMPLE速度-压强关联算法，通过二阶迎风格式计算通量。

初始化后，先进行基于压力的定常求解。

而后将上一阶段求解结果作为之后非定常求解的初值进一步求解。

求解结束后生成的涡量云图如下：计算最后阶段的静压云图如下：速度云图如下：五、问题、收获总结收获：1、初步了解了ICEM CFD和FLUENT的操作使用2、简单了解了卡门涡街现象例如：通过监视升力能看到升力系数随时间不断波动，且波动幅度在逐步增大，后来渐渐稳定。

通过涡量云图看到了涡街的大致形态。

并在定常计算过程中，观察到监控残差在不断的快速上下大幅度波动，且波动幅度越来越大。

存在的问题：1、只能大体知晓软件操作流程，对其中的物理意义和数学方法还无法理解。

2、对于计算所得的数据也是一头雾水3、软件使用并不熟练。

例如：监控升力画出的曲线是可以以图片格式导出的（write）,可是我在一开始的操作过程中并没有这样做，导致最后找不到曲线图。

卡门涡街原理卡门涡街原理（CarmenVorticityTheorem）是一个重要的物理原理，又称为卡尔文的涡旋定理，它表明，在有限的时空中，水介质的平均涡度是恒定的，这意味着流线在任意位置的方向都不会改变。

这一原理可以解释流体动力学发展中许多实际应用，其深远的影响可追溯到费尔伯特、默利、斯托克斯等领域。

卡门涡街原理是由英国物理学家卡门发现的。

在1869年他发现，一个固定的流线的涡旋不会改变，他的研究主要是关于在有限的时间空间内，流体涡旋的变化。

在他的研究中，他用抽样技术测量水的涡旋，他发现，在环流中，涡度基本上是恒定的，尽管流体的涡旋会受到外部力量的影响而有所变化。

1904年，费尔伯特进一步发现，在不考虑外部力量和重力作用的情况下，涡旋仍然是恒定的。

卡门涡街原理是水力学基础理论的基础，它可以被应用于水流以及沿着水表面的空气流动，涉及的科学领域有水力学、流体动力学、海洋科学等。

在江河水系中，流动的水流受到河床的影响，受到流速、海拔、河床和地形的影响，流速会随着河床改变而改变，流速可以用卡门涡街原理来计算，而河床也可以用它来计算，流速也可以根据河床影响进行调整。

卡门涡街原理在涡旋洪流分析中也得到了广泛应用，可以用来模拟多种涡旋洪流，如潮汐涡流、下游涡流以及潮汐、风暴水的洪流。

此外，卡门涡街原理也可以用于模拟船只在具有水动力和流体动力效应的水中移动的情况，这种效应包括涡旋、沿流、翻浪等。

水动力的研究包括水动力的分布、流速变化和水动力的方向等，都可以利用卡门涡街原理来模拟。

卡门涡街原理也可以用于模拟风流在海洋表面上的对流和涡旋现象，以及理解涡旋现象，如陆地风暴涡旋、涡旋风暴和风暴等现象。

卡门涡街原理及其应用在水动力学、流体动力学和海洋科学等学科领域都有着重要的意义，它不仅使我们能够理解流体的涡旋和流动，还可以用来应用于水动力和流体动力现象的模拟。

卡门涡街原理的研究和发展，使我们在流体动力学领域取得了重大进步，使我们了解了流体涡旋在流体中的运动，为我们提供了有效的流体动力学解决方案。

一、实验目的1. 理解卡门涡街现象的成因及规律；2. 掌握实验原理和方法；3. 观察和分析卡门涡街现象；4. 计算卡门涡街的频率、斯特劳哈尔数等参数。

二、实验原理卡门涡街是流体力学中的一种重要现象，当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。

这种现象的成因是：流体在绕过物体时，由于物体对流体流动的阻碍，使得流体在物体表面形成边界层。

当雷诺数处于特定范围时，边界层内的流体流动会产生周期性的涡旋脱落，形成卡门涡街。

实验原理基于以下公式：f = Sr (v / d)其中，f为涡街频率，v为绕流速度，d为圆柱体直径，Sr为斯特劳哈尔数。

三、实验设备与材料1. 实验装置：卡门涡街实验装置，包括圆柱体、水槽、泵、流量计、计时器等；2. 实验材料：圆柱体、水槽、水泵、计时器、尺子等；3. 仪器：电脑、数据采集器、频谱分析仪等。

四、实验步骤1. 准备实验装置，确保水槽内水位稳定；2. 将圆柱体放置在水槽中央，调整位置，使圆柱体与水槽壁保持一定距离；3. 启动水泵，调节流量，使水流速度稳定；4. 打开计时器，观察并记录圆柱体两侧涡街的频率；5. 使用尺子测量圆柱体直径；6. 重复实验，改变水流速度，记录不同速度下的涡街频率；7. 计算斯特劳哈尔数Sr。

五、实验结果与分析1. 观察实验现象：当水流绕过圆柱体时，圆柱体两侧会出现周期性的涡街，涡街频率与水流速度有关；2. 计算斯特劳哈尔数：根据实验数据，计算不同水流速度下的斯特劳哈尔数；3. 分析实验结果：斯特劳哈尔数与雷诺数有关，当雷诺数处于特定范围时，斯特劳哈尔数近似于常数值。

在本实验中，斯特劳哈尔数近似为0.21。

六、实验结论1. 卡门涡街现象是流体力学中的一种重要现象，当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；2. 涡街频率与水流速度有关，满足公式f = Sr (v / d)；3. 斯特劳哈尔数与雷诺数有关，当雷诺数处于特定范围时，斯特劳哈尔数近似于常数值。

涡街流量计是基于卡门涡街原理涡街流量计是一种广泛应用于工业生产和科学研究中的流量测量设备，它采用卡门涡街原理进行测量。

卡门涡街原理是指流体在通过涡街流量计时，会产生一系列涡街，根据涡街的数量和频率，可以计算出流体的流量。

本文将介绍涡街流量计的卡门涡街原理、结构及工作原理。

一、卡门涡街原理卡门涡街原理是涡街流量计的核心原理，通过在管道中安装涡街传感器，可以捕捉到流体流过涡街传感器时的涡街信号。

每一个涡街传感器都由锥形体和涡街振动棒构成，当流体通过涡街传感器时，由于流体的惯性作用会产生涡街，使得振动棒振动，发出一定频率和振幅的电信号。

通过测量涡街的频率，可以计算出管道中流体的流量。

具体的计算公式为：Q = 3600 * fv * Kd / D其中Q为流量，fv为涡街频率，单位是赫兹；Kd为流量系数，一般为2.6；D为管道内径，单位为米。

涡街频率是由振动棒振动引起的，在涡街流量计中通常采用压电传感器来转化成电信号后进行处理。

二、结构涡街流量计主要由传感器、转换器以及显示器等组成。

传感器通常安装在管道上，负责感应流体的流量，将涡街信号转化为电信号。

转换器则负责接收传感器发出的电信号，并将其转化为电流信号或数字信号，最终输出给显示器进行显示，以显示当前的流量值。

涡街流量计还可以采用多种传感器结构，例如：离心涡街流量计、直插式涡街流量计、旁插式涡街流量计，每一种结构都有其适用的物流特性。

三、工作原理涡街流量计的工作过程主要分为两个步骤：信号采集和信号处理。

首先，当流体通过涡街传感器时，由于惯性作用会产生一系列涡街，这些涡街会使涡街振动棒振动，电极会捕捉到这些振动信号，并将其转化为电信号。

通过对电信号进行滤波、放大等处理，可以得到一个准确的涡街频率。

其次，转换器会对涡街频率信号进行处理，将它转化为电流或数字信号。

最后，显示器会接收这些电流或数字信号，将其转化为可读取的流量数值，以便于人们对流量进行实时监测和控制。

卡门涡街流量计的工作原理卡门涡街流量计是一种常用于测量液体或气体流量的仪器，其工作原理基于卡门涡街效应。

本文将详细介绍卡门涡街流量计的工作原理和应用。

一、卡门涡街效应的基本原理卡门涡街效应是指流体通过一定形状的障碍物时，形成一系列旋涡，这种旋涡的频率与流体速度成正比。

当流体通过卡门涡街流量计中的障碍物时，会在障碍物后形成一系列交替出现的涡街。

通过测量这些涡街的频率，可以计算出流体的流速和流量。

二、卡门涡街流量计的结构和工作原理卡门涡街流量计主要由流体管道、卡门涡街产生体和传感器组成。

流体通过流体管道流过卡门涡街产生体，当流体通过产生体时，会形成交替出现的涡街。

传感器安装在产生体附近，用于检测涡街的频率。

在流体通过卡门涡街产生体时，每个涡街都会引起压力的周期性变化。

传感器可以检测到这种压力变化，并将其转化为电信号。

通过测量涡街的频率和周期，可以计算出流体的流速和流量。

三、卡门涡街流量计的优势和应用领域卡门涡街流量计具有以下优势：1. 精度高：卡门涡街流量计具有较高的测量精度，适用于需要准确测量流体流量的场合。

2. 可靠性好：卡门涡街流量计结构简单，没有活动部件，因此具有较高的可靠性和稳定性。

3. 可适用于各种流体：卡门涡街流量计可以适用于多种液体和气体的流量测量，具有较大的适用范围。

4. 压力损失小：卡门涡街流量计的流通截面较大，因此流体通过时的压力损失相对较小。

卡门涡街流量计广泛应用于工业生产和实验室研究中，常见的应用领域包括：1. 工业流量测量：卡门涡街流量计可用于石油、化工、冶金、电力等行业的流体流量测量，如石油管道、化工装置等。

2. 环境监测：卡门涡街流量计可用于环境监测中的气体流量测量，如大气监测、气象观测等。

3. 实验室研究：卡门涡街流量计可用于实验室中的流体流量测量，如化学反应研究、流体力学实验等。

四、卡门涡街流量计的应用案例以石油行业为例，卡门涡街流量计可以用于石油管道中的油流量测量。

卡门流速公式，也称为卡门涡街流量计的原理计算公式，表达式为：f = S_r * U_1 / d = S_r * U / (m * d)。

其中，f为旋涡频率，Hz；S_r为斯特劳哈尔数；U_1为发生体两侧的平均流速，m/s；d为发生体迎流面的宽度，m；U为被测介质来流的平均流速，m/s；m为旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面积之比。

卡门流速公式用于计算流体通过涡街流量计时的流速，该公式基于卡门涡街现象，即当流体绕过一个障碍物时，会在障碍物两侧产生交替的旋涡，这些旋涡的频率与流速成正比。

通过测量旋涡的频率，可以间接得到流速的值。

卡门流速公式在实际应用中具有广泛的用途，特别是在工业流量测量中。

例如，在管道中安装涡街流量计，可以通过测量旋涡的频率来计算流体的流速，从而得到流体的流量。

这对于监控和控制工业生产过程具有重要意义。

请注意，卡门流速公式仅适用于特定的流动条件和几何形状。

在实际应用中，需要根据具体的流动条件和测量要求选择合适的流量计和测量方法。

同时，还需要注意流量计的校准和维护，以确保测量结果的准确性和可靠性。

卡门涡街频率计算
抽象及哲学的物理：卡门涡街频率
物理学是一门充满了抽象思维与哲学的学科，它向我们提供了解释物质世界的理论模型。

其中，最轰动的可能要属卡门涡街频率了。

卡门涡街频率是著名物理学家爱因斯坦提出的一种著名频率，它表示由固定重力，引力和动能所构成物体的运动效应。

它被认为是物体运动轨迹的关键频率，因为物体根据卡门涡街频率的特征，正弦的线性分段运动存在一定的规律，从而使运动轨迹可以预测。

卡门涡街频率的数学表达式为“ω²θ=G(m)θ”，其中ω²为卡门涡街频率，θ为物体距离中心点的距离，G(m)为物体质量和引力值。

显然，这一表达式涉及到三种物质特性，而所有这些特性密切关联，可以作出准确的预测，成为数学模型，可以用于描述物体运动行为。

卡门涡街频率既是物理学的抽象思维，也是哲学的探索。

它需要我们从数学的角度推演，同时也要努力探索大自然的奥秘。

用这一频率理解物质世界，令我们提升了对宇宙的理解深度，也使我们走出了传统的物理学思维，进入了一个抽象与哲学的物理模型丑。

☆卡门涡街频率不仅仅是一个数学表达式，它也涉及着物质世界的客观理论，是对宇宙深刻认识所做出的探索。

正是因为有了它，才让我们有了一个抽象与哲学的物理模型，让我们更加深刻的理解宇宙的奥秘所在。

卡门涡街数值分析报告南京纳飞特流体技术有限公司2009年4月声明本报告内容的所有权归南京纳飞特流体技术有限公司，未经授权不得作商业用途。

南京纳飞特流体技术有限公司1数值分析模型1.1几何模型本报告涉及几何形状如图1.1所示，圆柱半径0.01m，槽道宽度0.08m，圆柱中心距离前端入口0.12m，距离出口0.4m。

图1.1 管道圆柱几何剖面1.2网格划分圆柱卡门涡街计算为非定常计算，简化为二维模型进行网格划分和求解。

采用结构网格对计算域进行划分，如图1.2和图1.3所示。

整个计算域为矩形，网格单元数为1.125万。

图1.2 圆柱模型网格划分（风力机局部）某H型垂直轴风力机的气动力特性数值分析图1.3 圆柱模型网格划分（局部）1.3解算器设置Solver: Pressure Based;Formulation: Implicit;Viscous Model: Spalart-Allmaras,Large Eddy SimulationMaterial: Air, Density=1.225, Viscosity=1.7894e-05;Out Boundary Condition: Velocity InletPressure-Velocity Coupling: Coupled;Discretization: First Order Upwind;2圆柱周围的流场计算结果在5m/s的入口风速下，对圆柱周围的流场进行了数值计算，结果如下各图。

2.1涡街0T周期的流场特性由于本文主要研究涡街发生后的动态特性，此处涡街0T周期不是指涡街发生的初始时南京纳飞特流体技术有限公司刻，而是待涡街稳定后，任意取一个时刻作为初始时刻，然后按照0T/4、1T/4、2T/4、3T /4、4T/4各周期进行研究。

图 涡街0T/4周期的速度场图 涡街0T/4周期的压力场图 涡街0T/4周期的流线图2.2涡街T/4周期的流场特性某H型垂直轴风力机的气动力特性数值分析图 涡街1T/4周期的速度场图 涡街1T/4周期的压力场图 涡街1T/4周期的流线图南京纳飞特流体技术有限公司 2.3涡街2T/4周期的流场特性图 涡街2T/4周期的速度场图 涡街2T/4周期的压力场图 涡街2T/4周期的流线图某H型垂直轴风力机的气动力特性数值分析2.4涡街3T/4周期的流场特性图 涡街3T/4周期的速度场图 涡街3T/4周期的压力场图 涡街3T/4周期的流线图南京纳飞特流体技术有限公司 2.5涡街4T/4周期的流场特性图 涡街3T/4周期的速度场图 涡街3T/4周期的压力场图 涡街3T/4周期的流线图某H型垂直轴风力机的气动力特性数值分析3圆柱升阻力特性分析图2.1 圆柱升力系数曲线图2.1 圆柱阻力系数曲线4圆柱振荡特性分析南京纳飞特流体技术有限公司图 圆柱升力系数频谱特性（53Hz）S=nD/v=53*0.02/5=0.212— 9 —。