卡曼渦街是指流體橫向流過圓柱體時，在圓柱體背面的兩側交替產生旋渦，且在脫離後形成旋渦尾流的現象。又稱“卡曼旋渦”。產生旋渦的原因是流體受阻後動能和壓能相互轉換，且壓強沿圓柱體周向及邊界層的厚度方向發生變化，邊界層外部流體的較大壓強作用迫使邊界層內部壓強較小的質點向相反方向流動，從而使邊界層增厚，形成旋渦，然後從圓柱體表面脫離，旋渦隨著流速增大被拉長後消失。
基本介紹
- 中文名：卡曼渦街
- 外文名：Karman vortex street
- 本質：脫離後形成旋渦尾流的現象
- 產生原因：流體受阻後動能和壓能相互轉換
Karman vortex street
產生旋渦的原因是流體受阻後動能和壓能相互轉換，且壓強沿圓柱體周向及邊界層的厚度方向發生變化，邊界層外部流體的較大壓強作用迫使邊界層內部壓強較小的質點向相反方向流動，從而使邊界層增厚，形成旋渦，然後從圓柱體表面脫離，旋渦隨著流速增大被拉長後消失。當一側旋渦長大脫離時，另一側的旋渦正在形成並長大，這樣交替形成兩行旋渦尾流，形似“渦街”。卡曼渦街的旋渦以一定的頻率產生、脫離和逸散，圓柱體兩側的壓強也以相同的頻率發生周期性變化，當旋渦脫落頻率等於圓柱體某一振型的自振頻率時，圓柱體就會發生激烈的振動，此現象屬於一種誘導振動。根據實驗，旋渦脫落頻率與圓柱體外徑及流體速度有關。塔設備受到風載荷作用以及管殼式換熱器殼程中流體的橫向流動，在符合以上條件時也會出現周期性的旋渦並誘發振動，嚴重時會導致設備失效和破壞。
圖4—8 卡曼渦街示意圖
海島上空蛇形旋渦