奇妙的卡门涡街 [复制链接]

第8版(每周文摘)
专栏：

　　奇妙的卡门涡街
你可曾注意到，当溪水流过桥墩时，会有一个又一个的漩涡左右交替地自桥墩后方二侧脱落，沿着几乎是平行的二条直线，缓缓顺流而下。这时你站在桥上放眼远望，可以想象这二列漩涡犹如一条街道，自桥墩向远处伸展，那漩涡永好似那道路两旁的树木……称它为涡街不是挺合适吗？
卡门在1912年指出，在非流线阻力体下游所产生的流体振荡现象在大多数情况下都存在着不稳定的因素。他进一步阐明，二列涡街只有交替脱落，旋转方向相反，而且二列涡街间的宽度h与同列两涡间距离1比等于0.281时，涡街的形成才是稳定的。为表彰他的功绩，后来人们称这种现象为卡门涡街。
长期以来，人们对不少怪现象感到迷惑不解：为什么当风速大到一定程度，电线会嗡嗡作响，发出讨厌的噪声？为什么高耸的烟囱、河流上的吊桥、管道中的温度计、潜水艇上的潜望镜……会莫名其妙地激烈振动起来，以致折断？后来人们发现，原来这是卡门涡街在“捣鬼”。研究表明，伴随着漩涡自阻力体后交替脱落时，将有一个模向力（垂直于流向），按漩涡脱落的频率周期，交替地作用在阻力体的二侧。如果作用力的频率与阻力体本身的固有频率相同时，将引起共振，导致破坏。为消除这种破坏因素，人们在进行设计时，必须核对物体固有频率是否与卡门涡街频率相等。如无法避开，则须改变物体的外形，给它“穿上”流线型的“外衣”。
（摘自《中国机械报》1月24日　柏青文）