馮卡門漩渦(Von Karman vortices)通常稱為卡門渦街，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，物體兩側會周期性地脫落出旋轉方向相反、排列規則的雙列線渦，由於非線性作用，形成“馮卡門漩渦”。如水流過橋墩，風吹過高塔、煙囪、電線等都會形成。“馮卡門漩渦”有一些很重要的套用，在建築、橋樑、飛機製造設計以及船舶領域均有重要套用。
基本介紹
- 中文名：馮卡門漩渦
- 外文名：Von Karman vortices
- 通常稱為：卡門渦街
- 所屬學科：流體力學
- 套用：橋樑，飛機製造等
簡介,形成,發現,動畫,
簡介
如水流過橋墩，風吹過高塔、煙囪、電線等都會形成。“馮卡門漩渦”有一些很重要的套用，在建築、橋樑、飛機製造設計以及船舶領域均有重要套用。
下圖顯示的是風流向東橫越太平洋北部阿留申島時受阻形成馮卡門漩渦，從高空中拍攝時這種氣流呈現出迷幻般的圖案。
馮卡門漩渦形成
“馮卡門漩渦”(Von Karman vortices)，這是一排交替旋轉方向的氣流漩渦，它們形成於當風流或海洋氣流被擾亂時，尤其是受阻於島嶼或多個島嶼。
下圖是盤旋在智利的亞歷山大·塞爾扣克島上空的卡門漩渦雲（Von Karman cloud）。 卡門漩渦（Von Karman vortices） 是流體力學中重要的現象，為紀念已故的流體動力學家西奧多·馮·卡門（Theodore von Kármán）而得名：在流體中安置阻流體，在特定條件下會出現不穩定的邊界層分離，阻流體下游的兩側會產生兩道非對稱排列的旋渦，這兩排旋渦相互交錯排列，各個旋渦和對面兩個旋渦的中間點對齊，就像街道兩邊的街燈一樣。
因山峰導致的氣流變化形成的雲層這些雲看上去就像被打了孔一樣，實際上它們是很自然的被風巧妙地吹出漩渦的形狀。在這張圖片中，這些漩渦的出現是因為亞歷山大·塞爾扣克島的頂峰（左下角）擾亂了風吹的雲層。這張圖由美國航空航天局發射的 Landsat-7 衛星上的增強型專題製圖儀（ETM）拍攝所得。
發現
1911年在哥廷根，博士生希門茨研究水流中的圓柱表面的壓力，但測出的壓力總是波動不已。後來，希門茨以日耳曼人那股'傻勁’，將圓柱磨得滾圓，將水槽精磨固定，但圓柱總是晃動。而卡門在周末到實驗室探索晃動的原因。他考慮了兩種可能性，假設渦流從圓柱體頂部和底部交替出現，卡門回憶說，'我清晰地想像到，若兩股渦流按一定幾何圖案排列，其外形就會穩定。’再經過仔細地'做’——力學和數學分析，求解，再實驗，馮·卡門終於發現了'卡門渦街’。
動畫
以下是馮卡門漩渦的動畫演示（引用自果殼網）
馮卡門漩渦的動畫演示