卡门涡街形成的条件

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)。

课程名称：大学物理实验（二）实验名称：卡门涡街的Comsol仿真图3.1卡门涡街仿真图四、实验内容及步骤：4.1建模本实验的的建模与仿真可分为八步：1.模型向导2.参数定义3.几何建模4.材料设置5.层流设置6.划分网格7.研究求解8.结果分析操作步骤：1.模型向导1)打开COMSOL软件，在新建窗口中单击模型向导；2)在模型向导窗口中，单击二维；3)在选择物理场树中双击流体流动单相流层流；4)单击添加，然后单击下方的研究；5)在选择研究中选择一般研究瞬态；6)单击底部的完成；2.参数定义1)在左侧模型开发器窗口的全局定义节点下，单击参数1；2)在参数的设置窗口中，定位到参数栏；3)在表中输入以下设置：图4.1 设置示范图4)在左侧主屏幕工具栏中单击f(x)函数，选择全局阶跃；5)在阶跃的设置窗口中，定位到参数栏；6)在位置文本框中输入0.1；3.几何建模1)在上方的几何工具栏中单击矩形；图4.2 建模完成后图材料设置在模型开发器窗口的组件(comp1)节点下，右键单击材料并选择空材料；在材料的设置窗口中，定位到材料属性明细栏；图4.3 设置示范图图层流设置在模型开发器窗口的组件1(comp1)节点下，右键单击层流(spf)并选择入口；在入口的设置窗口中，边界选择栏里选择边界1（单击右侧图形窗口里矩形的左边界即可）在入口的设置窗口中，定位到速度栏，在U0文本框中输入图4.4 划分网格后的图形在模型开发器窗口的研究节点下，单击步骤1: 瞬态；图6.3升力系数随时间的变化由图5.1可知，升力系数的大小在前0.5s几乎为0，0.5s到3.5s升力系数大幅不断变大然后减小，同时升力系数的峰值和谷值的绝对值都在变大，而且峰值和谷值的绝对值近似相等，3.5s到5.0s力系数的峰值和谷值的绝对值缓慢增大，直到5.0s时都取到最大约0.89，此后5.0s到7.0s升力系数在峰值和谷值的绝对值的最大值之间波动。

作出曳力系数随时间变化图图6.4 曳力系数随时间的变化由图5.2可知，曳力系数在0.5s前就从0急剧变大至约3.1，随后在0.5s到3.5s缓慢且小幅减小再增大至约3.17，在3.5s到7.0s时，曳力系数仅在3.17之间微小波动。

卡门涡街一、实验现象首先，把小纸条在无风处竖直放置，观察到纸片是静止的。

然后，将吹风机调至低风速档，将纸片放在吹风机下面，风从纸片正上方往下吹，先将纸片放在离吹风口远一点的位置，纸片还是基本静止的；慢慢靠近风口，由于实验存在误差，纸片会有一点微小的摆动，但是纸片的振幅不会太大。

由此可以观察到当风速比较低时，纸片基本上还是静止的。

最后，把吹风机打到高风速挡，这个时候可以观察到纸片中部振幅波动大，后头尾巴会明显摆出。

二、实验原理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，风吹过高层楼厦、电视塔捆囱、电线等都部会形成卡门涡街。

一个轴对称的圆形物体受到风的作用，如果风的速度小于某个值，它的流线如下图(a)所示；随着流速的增大在它的尾部出现了一个气流的涡旋（如下图(b)），这个涡旋会脱落，每次脱落的时候它都会交替的出现，尾部的涡在脱落的过程造成的负压力出现周期性的变化，最后出现下图(d)(e)的情况。

三、原理应用实际上，卡门涡街并不全是会造成不幸的事故，它也有很成功的应用。

比如己在工业中广泛使用的卡门涡街流量计，就是利用卡门涡街现象制造的一种流量计。

它将涡旋发生体垂直插入到流体中时，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成正比，与涡旋发生体的正面宽度d成反比，可用公式表示为：f=Stv/d其中St为斯特劳哈尔数，在正常工作条件下为常数。

卡门涡街流量计有许多优点：可测量液体、气体和蒸汽的流量；精度可达±1%(指示值)；结构简单，无运动件，可靠、耐用；压电元件封装在发生体中，检测元件不接触介质；使用温度和压力范围宽，使用温度最高可达400℃；并具备自动调整功能，能用软件对管线噪声进行自动调整。

卡门漩涡的概念卡门漩涡（也称为卡门旋涡）是指在流体力学和气体动力学中一种形成旋涡结构的现象，最早由匈牙利科学家卡门在20世纪30年代发现并研究。

卡门漩涡是一种自发生成和持续存在的流体动力学现象，它的形成与流体的不稳定性和非线性效应有关。

卡门漩涡通常出现在较高速的流体中，主要在两个相对运动的流体层之间形成。

当一个高速流体经过一个固体物体或者通过两个不同密度的流体层时，会在两个流体层之间形成一个较低速的区域。

在该区域内，由于流体的不稳定性，会形成一种类似于旋涡的动态结构，即卡门漩涡。

形成卡门漩涡的主要机制是流体的不稳定性。

当高速的流体通过低速区域时，会受到惯性力和粘性力的作用。

惯性力使流体倾向于继续保持其原来的运动状态，而粘性力则试图使流体向较低速区域溶入。

这种抵消力量的不断竞争最终导致流体发生剪切和扰动，从而形成旋涡。

而这种旋涡会在流体中不断延伸、扩散和扭曲，从而形成了卡门漩涡的结构。

卡门漩涡的形态和性质与具体的流体系统和流体参数有关。

通常情况下，卡门漩涡呈现出一个轴对称的环形结构，中心是一个较低速的区域，周围则是高速的旋涡流动区域。

这种结构通常呈现稳定的状态，可以持续存在。

卡门漩涡在自然界和工程领域都有广泛的应用和影响。

在自然界中，卡门漩涡可以在海洋、大气和地球大尺度运动等各种情况下产生。

例如，在海洋中，卡门漩涡的形成可以通过海流和风力的相互作用来解释。

而在大气中，卡门漩涡的形成则与气流和地形的交互作用有关。

在工程领域中，卡门漩涡的研究对于设计和改进各种工程设备和结构都具有重要意义。

例如，在风力发电机中，卡门漩涡的产生会对风轮的转动产生阻力和振动，影响发电机的效率和寿命。

因此，研究和理解卡门漩涡的运动和特性，对于提高风力发电机的效率和稳定性至关重要。

在船舶和水力工程中，卡门漩涡的形成会对流体的导向和流速产生影响，从而影响水流的流动和结构的稳定性。

因此，研究和控制卡门漩涡的产生和影响，对于提高船舶和水利工程的设计和操作效率都具有重要意义。

一．涡街流量计的原理1．卡门涡街的产生与现象为说明卡门涡街的产生，我们来考虑粘性流体绕流圆柱体的流动．当流体速度很低时，流体在前驻点速度为零，来流沿圆柱左右两侧流动，在圆柱体前半部分速度逐渐增大，压力下降，后半部分速度下降，压力升高，在后驻点速度又为零．这时的流动与理想流体绕流圆柱体相同，无旋涡产生，如图3—7a所示．随着来流速度增加，圆柱体后半部分的压力梯度增大，引起流体附面层的分离，如图3—7b所示．当来流的雷诺数Re再增大，达到40左右时，由于圆柱体后半部附面层中的流体微团受到更大的阻滞，就在附面层的分离点S处产生一对旋转方向相反的对称旋涡．如图3－7c所示．在一定的雷诺数Re范围内，稳定的卡门涡街及旋涡脱落频率与流体流速成正比．图3－7 圆柱绕涡街产生示意图2．卡门涡街的稳定条件并非在任何条件下产生的涡街都是稳定的．冯·卡门在理论上已证明稳定的涡街条件是：涡街两列旋涡之间的距离为h，单列两旋涡之间距离为，若两者之间关系满足＝1或 h / ＝0. 281 （3－24）时所产生的涡街是稳定的。

3．涡街运动速度为了导出旋涡脱落频率与流速之间的关系，首先要得到涡街本身的运动速度．为便于讨论，我们假定在旋涡发生体上游的来源是无旋、稳定的流动，即其速度环量为零．从汤姆生定理可知，在旋涡发生体下游所产生的两列对应旋涡的速度环量，必然大小相等，方向相反，其合环量为零，由于对应两旋涡的旋向相反，速度环量大小相等，所以在整个涡群的相互作用下，涡街将以一个稳定的速度向上游运动．从理论计算可得．的表示式为＝tan h (3-25)对于稳定的涡街，将式（3－25）代入，有：= tan h(0. 281 )= (3-26)4．流体流速与旋涡脱落频率的关系从前面讨论可知，当流体以流速u流动时，相对于旋涡发生体，涡街的实际向下游运动速度为u－ur．如果单列旋涡的产生频率为每秒f个旋涡，那么，流速与频率的关系为u－ur = fl (3－27)将式(3－26)代入，可得到流速u与旋涡脱落频率f之间的关系．但是，在实际上不可能测得速度环量的数值，所以只能通过实验来确定来流速度u与涡街上行速度ur之间的关系，确定因柱形旋涡发生体直径d与涡街宽度h之间的关系，有：h＝1. 3d （3－28）ur＝0. 14u （3－29）将式（3－24），（3－27），（3－28），（3－29）联立，可得：f＝＝＝（3－29’）0. 2u / d也可将上式写成：St＝0. 2 (3－30)St称为斯特罗哈尔数．从实验可知，在雷诺数Re为3×l02－3×l05范围内，流体速度u与旋涡脱落频率的关系是确定的．也就是说，对于圆柱形旋涡发生体，在这个范围内它的斯特罗哈尔数St是常数，并约等于0．2，与理论计算值吻合的很好．对于三角型式的旋涡发生体，其斯特罗哈数St也是常数，但有它自己的数值．图3－8为圆柱型旋涡发生体产生的涡街结构．根据以上分析，从流体力学的角度可以判定涡街流量计测量的上下限流量为：Re ＝3×102－2×l05．当雷诺数更大时，圆柱体周围的边界层将变成紊流，不符合上述规律，并且将会是不稳定的．图3－8 涡街结构示意图5．流体振动原理当涡街在旋涡发生体下游形成以后，仔细观察其运动，可见它一面以速度u－ur 平行于轴线运动，另外还在与轴线垂直方向上振动．这说明流体在产生旋涡的同时还受到一个垂直方向上力的作用．下面讨论这个垂直方向上力的产生原因及计算方法．同前讨论，假定来流是无旋的，根据汤姆生定律：沿封闭流动流线的环量不随时间而改变．那么，当在旋涡发生体右(或左)下方产生一个旋涡以后，必须在其它地方产生一个相反的环量，以使合环量为零．这个环量就是旋涡发生体周围的环流．根据茹科夫斯基的升力定理，由于这个环量的存在，会在旋涡发生体上产生一个升力，该升力垂直于来流方向．设作用在旋涡发生体每单位长度上的升力为L，有：L＝u （3－31）式中――流体密度；u――来流速度；――旋涡发生体的速度环量．从前面的讨论中可以得到以下关系，＝2 ur；ur=K1u；＝K2d ；将上述关系代入式(3—31)，并令系数K＝2 K1K2，则有：L＝K du2 (3－32)这就是作用在旋涡发生体上的升力．由于旋涡在旋涡发生体两侧交替发生，且旋转方向相反，故作用在发生体上的力亦是交替变化的．而流体则受到发生体的反作用力，产生垂直于铀线方向的振动，这就是流体振动的原理．从上述分析可以知道：交替地作用在旋涡发生体上的上升力的频率就是旋涡的脱落频率．通过检测该升力的变化频率，就可以得到旋涡的脱落频率，从而可得流体的流速值。

冯·卡门与卡门涡街王振东美国宇航局2009年5月公布了自1959年8月14日拍摄第一张卫星照片以来，所选出的50年十佳地球卫星照片，排为十佳照片第一张的是“冯·卡门涡街”，从而引起了人们对冯·卡门和卡门涡街的兴趣和关注。

冯·卡门（Theodore von Kármán １８８１—１９６３）是美藉匈牙利裔力学家，近代力学的奠基人之一，是我国著名科学家钱学森、钱伟长、郭永怀，以及美藉华人科学家林家翘在美国加州理工学院时的导师。

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，风吹过高层楼厦、电视塔、烟囱、电线等都会形成卡门涡街。

卡门涡街的图片十分漂亮，有时可当作为艺术品来欣赏。

50年十佳地球卫星照片的第一名美国宇航局2009年5月公布所选出的50年十佳地球卫星照片，排在十佳第一张的照片是“陆地卫星7号”2007年拍摄的以下这张图片，它展示了一排涡旋正在交替改变向前运行的方向，这正是“冯·卡门涡街”。

当风或者洋流被岛屿挡住去路时，会出现这种图形。

此图片中的这些卡门涡街，是当风吹过太平洋北部向东运行过程中，遇到阿留申群岛时形成的。

实际上，也还有另外一些卫星拍摄到了很清晰的卡门涡街照片。

2009年2月24日，来自北方的冷空气（可能是来自格陵兰的重力风）遭遇格陵兰海域上空的潮湿空气，在扬曼因（Jan Mayen）岛附近上空形成了一排排的积云。

扬曼因岛阻碍了风的行进，对天气也施加了影响。

就像水流会分开绕过河里的巨石一样，吹来的风也会在扬曼因岛的北面分叉，然后在它的南面又再次汇拢。

在扬曼因岛的下风处，当冷空气从岩石表面刮过时，形成了一连串螺旋状的涡旋，这也正是卡门涡街。

在图片的左上角，可以看到一小片白雪覆盖的格陵兰岛的海岸线以及海冰。

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。

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。

卡门涡街产生原理
卡门涡街是一种相对较为稳定的流体涡旋结构，具有多重涡及涡
片涡等结构，通常在流动中出现。

它的产生原理是由流动中的流体撞
击一个边缘，产生一种由两股相对旋转的涡旋结构。

这种旋涡结构会
不停地改变自身形态，并向下游传递。

具体来说，卡门涡街的产生过程可以分为两个阶段。

在第一阶段，流体经过一个缩小管道的边缘时，由于和管道边缘的接触，流体开始
旋转，并且形成一股旋涡。

这个旋涡在管道中央的位置不断增大，最
终形成一个规则的涡旋结构，称为卡门涡街。

在第二阶段，由于涡旋与流体的运动速度之间的双向耦合作用，
涡旋持续发展并向下游传播，直到消散或遇到障碍物为止。

在实际应
用中，卡门涡街可以用于减缓流体速度、增加混合与热量传递等领域，其应用范围非常广泛。

卡门涡街的原理及其应用1. 引言卡门涡街是一种通过涡街效应将能量转换为涡旋运动的现象，应用广泛于流体力学领域。

本文将介绍卡门涡街的原理以及其在不同领域的应用情况。

2. 卡门涡街的原理卡门涡街的原理基于流体在通过一个绕流体流动物体的缝隙时，会将能量转化为涡旋运动的现象。

它的原理可以归结为以下几点：•涡街效应: 当流体通过一个孔隙时，由于惯性导致了流体流动的非稳定性。

这种非稳定流动会引起涡旋的生成，形成卡门涡街现象。

•压力梯度: 缝隙内外的压力差异是产生卡门涡街现象的重要原因。

在压力梯度的作用下，流体极易产生旋转运动。

3. 卡门涡街的应用卡门涡街的独特原理使其在许多领域中得到广泛应用。

以下是一些常见的应用场景：3.1 流体力学研究卡门涡街广泛应用于流体力学研究中，帮助研究者了解流体的运动方式和行为。

通过观察卡门涡街现象，研究者可以测量流体的速度、压力和涡旋的形成情况，从而揭示出流体的运动规律。

3.2 传感器技术由于卡门涡街现象的灵敏度高，它被广泛应用于传感器技术中。

通过使用卡门涡街传感器，可以测量流体的流速、温度和压力等参数。

卡门涡街传感器具有精度高、可靠性强等优点，在工业领域和科学研究中得到了广泛的应用。

3.3 能量转换卡门涡街的能量转换特性使其在能源领域中有着重要的应用前景。

利用涡街效应，可以将流体能转化为机械能或电能。

卡门涡街发电机通过将流体通过涡街缝隙，引起涡旋运动，从而驱动发电机产生电能。

3.4 测流技术卡门涡街的特性使其成为一种重要的测流技术。

通过测量卡门涡街涡旋的频率和振幅变化，可以准确测量流体的体积流量。

这种测流技术在工业流程控制和水资源管理中具有重要意义。

4. 结论卡门涡街是一种利用涡街效应将能量转换为涡旋运动的现象。

它在流体力学研究、传感器技术、能量转换和测流技术等领域中有着广泛应用。

随着对流体行为和能源利用的不断深入研究，卡门涡街在未来的应用前景将会更加广阔。

1.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.2.船吸现象,当两船并行时,因两船间水的流速加快,压力降低,外舷的流速慢,水压力相对较高,左右舷形成压力差,推动船舶互相靠拢.另外,航行船舶的首尾高压区及船中部的低压区,也会引起并行船舶的靠拢和偏转,这些现象统称为船吸.1912年秋天,“奥林匹克”号正在大海上航行,在距离这艘当时世界上最大远洋轮的100米处,有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克”号正在向前疾驶,两艘船似乎在比赛,彼此靠得较拢,平行着驶向前方.忽然,正在疾驶中的“豪克”号好像被大船吸引似地,一点也不服从舵手的操纵,竟一头向“奥林匹克”号闯去.最后,“豪克”号的船头撞在“奥林匹克”号的船舷上,撞出个大洞,酿成一件重大海难事故.3.高尔夫球的形状.高尔夫球表面有意制造了许多的凹痕,这与球体绕流（即绕球体的流动）的湍流转捩及分离流现象有关.光滑球体绕流时,湍流转捩发生的晚,与湍流对应的规则流动称为层流.而层流边界层较易发生流动分离现象（即流线离开球的表面）,造成球体背后较大的死水区,产生很大的阻力（形阻）.使高尔夫球飞行的距离很小.而球体表面有凹痕时,凹痕促使湍流转捩发生,湍流边界层不易发生流动分离现象,从而使球体背后的死水区小,减少了阻力.使高尔夫球飞行的距离增大.湍流的摩阻比层流要大,但与形阻相比,起得作用很小,总的阻力还是变小了.高尔夫球表面的小突起,也能起到促使分离的作用,但突起对流动的干扰有些难以控制,造成一些侧向力（也可以叫升力）.4.虹吸是一种流体力学现象,可以不借助泵而抽吸液体.处于较高位置的液体充满一根倒U形的管状结构（称为虹吸管）之后,开口于更低的位置.这种结构下,管子两端的液体压强差能够推动液体越过最高点,向另一端排放.现代日常使用橡胶软管利用虹吸原理吸走鱼缸内粪便,杂物等。

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。

【卡门涡街】又称卡门漩涡[转]【英文名称】(Karman Vortex Street ）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。

【发现人冯·卡门简介】冯·卡门（Theodore von Kármán 1881~1963）是美藉匈牙利力学家，近代力学的奠基人之一，1881年5月11日生于匈牙利布达佩斯，1963年5月7日卒于德国亚琛。

他在美国加州理工学院的研究生中，有中国学者钱学森、郭永怀、钱伟长，以及美藉华人学者林家翘等，他的学术思想对中国力学事业的发展起了积极的作用。

他善于透过现象，抓住事物的物理本质，提炼出数学模型，树立了现代力学中数学理论和工程实际紧密结合的学风，奠定了现代力学的基本方向。

他做出了许多卓越的成果，接受过许多国家的勋章，其中包括美国的第一枚国家科学勋章。

卡门涡街效应
卡门涡街效应是一种物理现象，它是由1883年俄国物理学家卡门·涡街（Kamenev）发现的。

卡门涡街效应源于气体分布的不均衡情况。

当流体在一个涡街中流动时，其流转的方向会发生改变，导致涡街的大小也会改变。

这种物理现象被称为卡门涡街效应。

卡门涡街效应是一个自发平衡过程：当涡街中发生流变时，它会产生一个力，这种力称为“卡门力”，它将使得涡街改变其大小和形状，也就是涡街中的气体分布重新平衡，从而确保涡街保持一定的平衡状态。

换句话说，卡门涡街效应就是使涡街保持平衡的过程。

卡门涡街效应在几何形状和流动特性等各方面都受到应用。

举个例子，它可以用来解释风的形成：即在地球的表面，气压和对流起着重要作用，导致某些地方出现气压降低，使得流体（空气）在外力的作用下流向低压地区，产生风。

此外，卡门涡街效应还被广泛应用于汽车，飞机，暖气，船舶等传统运输方式上，从而改善它们的性能。

在现代汽车工业中，它也可以用于改进车身和排气系统，改善燃油效率，从而达到节能的目的。

另外，卡门涡街效应也可以用来解释天气现象，如影响全球气候的强对流，也可以使用它来解释大气环流，这是一个复杂的过程，也非常重要。

由此可见，卡门涡街效应是一种重要而又实用的物理现象。

它不仅可以解释许多宏观现象，而且还被广泛用于汽车工业，航空航天，船舶工业等传统行业，以及现代汽车和暖通空调系统等技术领域，从而改善它们的性能。

因此，卡门涡街效应将在未来发挥着更为重要的作用。

卡门涡街现象分析1881年5月11日是著名的美国工程力学家卡门（1881-1963）的诞生纪念日.卡门出生在匈牙利的布达佩斯。

他对人类最大的贡献是开创了数学、力学在航空、航天和其它工程技术领域的应用，为近代力学的发展奠定了基础。

1911年卡门对流动的流体在圆柱体后留下的两排周期性旋涡进行了深入的研究，在理论上对这种旋涡做出了精辟的分析。

这就是著名的卡门旋涡。

卡门创建了美国航空科学学院,并把这所学院建设成了当时流体力学的研究中心和培训基地.卡门支持他的学生对火箭推进技术进行研究并和马利纳第一次证明能够设计出稳定持久燃烧的固体火箭发动机。

一.卡门涡街现象实际流体绕流圆柱（管）体时，边界层分离所形成的旋涡在背流面有一定释放（脱落)规律，当Re90～200时，背流面旋涡不断的交替生成及脱离，并在尾涡区形成交替排列、旋转方向相反、有规则且较稳定的两行旋涡,以比来流小得多的速度运动，这种现象称为卡门涡街（冯·卡门首先实验测得），又称卡门涡列.［注意］卡门涡街现象在Re60～210都可以观察到，但有规则的卡门涡街在Re60～5000范围内，而只有Re90～200范围内观察到的卡门涡街现象才是较稳定的。

二。

卡门涡街的利用及危害a。

利用：测量流体来流速度及流量。

卡门涡街中旋涡脱落频率f可表示为 5d 5式中St称为斯特罗哈尔数,是个无量纲量。

当Re800～1.510时，一般St0.21.因此利用这一特点可以制成卡门涡街流量计,即测得脱落频率f、圆柱外直径d后，因为fStSt0。

21已知，则可以求得来流速度c，进而获得流量。

b。

危害:会产生振动及噪声，严重时产生共振及声振。

卡门涡街时旋涡交替产生并脱落，因此将产生交变力,从而被绕流柱体产生振动及噪声；当交变力频率与柱体材料的固有频率接近时，便会产生共振现象，使振动加剧；振动会使周围空气发出声响效应，若其频率与柱体材料的固有频率接近时，又会产生所谓的声振，使振动及噪声加剧。

涡激共振和卡门涡街、弛振涡激共振、卡门涡街和弛振是涉及流体力学领域的三个重要现象。

本文将分别介绍这三个现象的基本原理和应用。

涡激共振是指在流体中存在的一种特殊的共振现象。

当某个物体在流体中产生涡旋时，如果该涡旋的频率与流体的固有频率相匹配，就会发生涡激共振现象。

这时，流体会对物体施加周期性的激励力，使物体振动幅度增大。

涡激共振现象在工程中具有重要的应用，例如在桥梁、建筑物等结构的设计中，需要考虑到涡激共振对结构的影响，以避免结构的疲劳破坏。

卡门涡街是指当流体在通过一个圆柱体等物体时，会形成一系列相互交替的涡旋。

这种交替出现的涡旋现象就是卡门涡街。

卡门涡街现象在自然界和工程中都普遍存在，例如在河流、海洋中，船舶行驶时，风吹过建筑物等情况下都会出现卡门涡街。

卡门涡街不仅会造成流体的能量损失，还会对物体施加振动和噪音，对工程结构和设备的运行安全造成威胁。

因此，在工程设计中需要考虑到卡门涡街的影响，并采取相应的措施来减小其不利影响。

弛振是指流体中存在的一种非线性振动现象。

当流体通过一个狭缝或孔洞时，由于流动速度的变化，流体会发生周期性的振动。

这种振动现象就是弛振。

弛振在工程中也有一些重要的应用，例如气动力学中的狭缝效应、喷气发动机中的燃烧室振动等。

弛振现象的研究对于改善工程设备的性能和安全性具有重要意义。

涡激共振、卡门涡街和弛振是流体力学领域中的三个重要现象。

它们在自然界和工程中普遍存在，并且对工程结构和设备的性能和安全性有着重要影响。

因此，研究和应用这些现象对于工程设计和流体力学研究具有重要意义。

希望本文的介绍能够增加对这些现象的了解，并为相关领域的研究和应用提供一定的参考。