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<p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;卡門渦街是德國科學(xué)家馮·卡門從空氣動力學(xué)的的觀點于1911年提出的理論：在一定條件下的定常來流繞過某些物體時，物體兩側(cè)會周期性地脫落出旋轉(zhuǎn)方向相反、排列規(guī)則的雙列線渦，經(jīng)過非線性作用后，形成卡門渦街，本質(zhì)上就是邊界層分離。

至于為什么沒有打開湍流模型，實際上卡門渦街的形成同雷諾數(shù)Re有關(guān)，當(dāng)Re為50～300時，從物體上脫落的渦旋是有周期性規(guī)律的；當(dāng)Re＞300時渦旋開始出現(xiàn)隨機性脫落；隨著Re的繼續(xù)增大，渦旋脫落的隨機性也增大，最后形成了湍流。

</p><p>本案例展示了一圓柱繞流形成的卡門渦街流與一懸臂梁形成耦合振動的過程，模擬結(jié)果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202212/cc024e6ec4474e71a9b752e7393daddd.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p>感興趣的朋友，可以下載模型源文件，歡迎交流</p><p><

在鈍體兩側(cè)形成的交替渦流的重復(fù)模式稱為卡門渦街，渦流脫落效應(yīng)稱為馮卡門效應(yīng)。 渦街流量計設(shè)計 渦街流量計的主要部件是： 虛張聲勢 鈍體是垂直于管道軸線放置的非流線型物體。管道通常由不銹鋼制成。通過管道，流體圍繞阻流體流動。如前所述，渦流的頻率與介質(zhì)的速度成正比。該渦流脫落頻率用于確定體積質(zhì)量流量。

Abaqus分析模型.zip橋梁渦激振動問題的ABAQUS數(shù)值模擬-iCPFEM.pptx卡門渦街的成因及虎門大橋的振動分析_任少鐸.pdf橋梁若干流致振動與卡門渦街_張偉偉.pdf

因為兩排交錯排列的漩渦像街道兩旁的路燈，所以人們將這個現(xiàn)象稱為“卡門渦街”。你可能不認識馮·卡門，但他有一位學(xué)生你肯定認識：錢學(xué)森。如今，卡門渦街已成為流體力學(xué)的象征，無論是數(shù)米的飛機機翼還是數(shù)千米的大橋甚至大洋中的島嶼都有卡門渦街的身影。

如水流過橋墩，風(fēng)吹過高塔、煙囪、電線等，都會形成卡門渦街。因為渦街是由卡門提出的，所以又叫卡門渦街。中國力學(xué)標桿性人物錢學(xué)森、郭永懷和錢偉長都在卡門實驗室工作過。 如果渦街的交替脫落頻率與物體的聲學(xué)駐波頻率相重合，還會出現(xiàn)共振。

最終，從效率和導(dǎo)水機構(gòu)、葉片、尾水管等水輪機關(guān)鍵部件等CFD計算結(jié)果來看，效率符合水輪機外特性曲線，在小開度下易脫流并產(chǎn)生卡門渦街。

卡門渦街是流體力學(xué)中重要的現(xiàn)象，在自然界中常可遇到，在一定條件下的定常流體繞過某些物體時，物體兩側(cè)會周期性地脫落出旋轉(zhuǎn)方向相反、排列規(guī)則的雙列線渦，經(jīng)過非線性作用后，形成卡門渦街。如水流過橋墩，風(fēng)吹過高塔、煙囪、電線等都會形成卡門渦街。常用的CFD軟件中都會用卡門渦街作為基準測試建立標準算例。

最終，從效率和導(dǎo)水機構(gòu)、葉片、尾水管等水輪機關(guān)鍵部件等CFD計算結(jié)果來看，效率符合水輪機外特性曲線，在小開度下易脫流并產(chǎn)生卡門渦街。

1.模型建立 根據(jù)圖紙對系統(tǒng)進行三維建模，模型包括三部分：進口靜止部分、風(fēng)機葉輪區(qū)域旋轉(zhuǎn)部分、以及喇叭口擴散段和煙囪處的靜止部分。 圖1 計算模型 2.邊界條件 進口邊界條件按照風(fēng)量換算成速度進口（22.92m/s）,出口為壓力出口，出口壓力設(shè)置為0Pa，固壁面設(shè)置為無滑移。

第二種，渦街式流量計，基于流體力學(xué)上最經(jīng)典的現(xiàn)象，卡門渦街。當(dāng)流體流過一個物體時，物體兩側(cè)會周期性地出現(xiàn)并脫落旋轉(zhuǎn)方向相反、排列規(guī)則的旋渦。旋渦會產(chǎn)生振動，且脫落頻率和流體的速度直接相關(guān)。那么此時只需要在物體下游放一個振動傳感器，來檢測旋渦頻率，就能反推得到流體的速度。渦街流量計沒有運動部件，也很耐用。

測量原理 渦街流量計利用卡門渦街原理，在流體中安放旋渦發(fā)生體，流體在旋渦發(fā)生體下游兩側(cè)交替地分離釋放出兩列有規(guī)律的交錯排列的旋渦，在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，該旋渦的頻率與旋渦發(fā)生體的幾何尺寸

左邊的卡門渦街的例子顯示計算時間減少了40%，而潰壩的例子顯示計算時間減少了60%。 拓撲優(yōu)化的增強 通過這一改進，可以使用新的目標函數(shù)，如體積流量、平均表面溫度、速度、溫度或表面溫度的不均勻度。限制體積流量不僅對流量優(yōu)化有用，而且對熱優(yōu)化也有用，因為它可以根據(jù)各種熱源的布局實現(xiàn)多個出口之間的最佳流量分配。

</p><p>本案例建立了一叉型懸臂梁結(jié)構(gòu)模型，并基于COMSOL軟件的流-固耦合方法模擬了叉型懸臂梁渦街振動過程，模擬結(jié)果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202302/4ba065906b50463db1641ac8652bb607.gif" alt="Untitled.gif"></p><p class="ql-align-center

左邊的卡門渦街的例子顯示計算時間減少了40%，而潰壩的例子顯示計算時間減少了60%。