卡门涡街

摘要： 卡门涡街,同学们第一次读,会感觉有点拗口吧!“卡门”一词源自20世纪最伟大的航天工程学家、被誉为“航空航天时代的科学奇才”的西奥多·冯·卡门的名字。涡街,是近乎同时同因同地形成的两股涡流相互作用而形成一连串螺旋状的漩涡。

摘要： 南水北调中线工程自2020年开始正式启动大流量输水,在此期间部分输水渡槽进出口流态紊乱,槽内水位异常波动,过流能力降低。以澧河渡槽为研究对象,通过高精度三维水动力学数值模型模拟复演了澧河渡槽现状流态异常现象,探究了渡槽水位异常波动的原因,即由于渡槽出口中墩体型宽平导致水流急剧绕流形成“卡门涡街”现象,墩尾水流出现周期性摆动,并引起两槽流量的周期性变化,反过来又加重了墩尾水流的摆动,两者相互激励形成共振,放大了渡槽水位的异常波动。结合工程实际提出了各种可行的流态优化工程措施,并通过数模分析对比,得出了最适合澧河渡槽的方案,即:在渡槽进、出中墩上下游修建三角形导流墩导流,从工程性价比、结构稳定性等方面综合考虑,推荐采用“进口长10 m+出口长30 m”的导流墩尺寸方案。相关经验可供类似调水工程渡槽流态改善借鉴。

摘要： 圆柱绕流是一个既基础又复杂的流动问题,在不同的雷诺数下会呈现出附面层转捩和分离、旋涡生成和脱落、旋涡相关干扰现象,涉及物体绕流阻力的组成和减阻等问题。针对目前教学实验设备的不足,讨论并设计圆柱绕流实验装置,通过流场可视化方法观察圆柱绕流的流动特性,并借助测压计测量圆柱表面的压强分布。实验结果表明,实验设备可基本实现设计目的,教学中效果良好。

摘要： 卡门涡街是二维不可压缩欧拉方程的一种周期行波解,该文利用涡方法研究卡门涡街的存在性.该文利用变分方法构造一族卡门涡街型的涡补丁解,并对该族解的渐近行为进行了分析.在涡强参数趋向正无穷时,该族解构成了涡街型点涡对的一个去奇异化.

摘要： 为了改善工程流体力学教学效果,将CFD数值模拟方法引入课堂教学中,通过介绍课程中的3个知识难点:模拟卡门涡街、突扩及突缩管流、液体随容器旋转等案例,阐述了边界层分离、流线、迹线、局部水头损失、伯努利方程、气液两相流等概念及原理,并进行相关案例拓展.实践表明,CFD模拟方法可用于解决课程知识难点,促进学生将理论和工程紧密联系,提高教学质量.

摘要： 以流体力学卡门涡街原理为理论基础,对2020年度国际青年物理学家竞赛设计题“不起眼的瓶子”针对性地开展了相关力学设计分析。基于自主搭建的高速纹影测试系统并结合CFD高保真数值仿真计算方法解释了该实验现象背后隐藏的流体力学机理。研究结果表明:在不同工况条件下,高速纹影系统很好地捕捉了蜡烛附近流场变化特征,揭示了圆柱瓶子后方气流流动最大速度大于瓶子前方气流流动初始速度,气流流经瓶子进行绕流产生卡门涡街导致蜡烛熄灭;结合仿真计算结果揭示了该实验在不放置瓶子时气流可以吹灭蜡烛,相同条件下放置瓶子时依然可以吹灭蜡烛原因。

摘要： 卡门涡街是粘性不可压缩流体动力学的一种现象.在水电站,卡门涡街一般出现在水轮机的固定导叶、活动导叶和转轮叶片的出水边处,在卡门涡街频率与设备固有频率相近的情况下,产生共振.本文着重分析卡门涡街引起蝴蝶阀振动的现象和处理过程,以期为蝴蝶阀同类振动的处理提供参考与借鉴.

摘要： 为了提高静电感应粉尘测量装置在粉尘速度较低情况下的测量精度,提出一种在其测量管道中安装带狭缝圆柱发生体的方法。依据卡门涡街的原理,分析粉尘在其内部的运动规律,使粒子间相互摩擦、碰撞的几率增加,提高粉尘的运动速度,增大了静电传感器的感应电荷量。利用Fluent软件建立模型,通过对测量装置进行气固两相流仿真,得到管道内粉尘粒子的速度云图,求得尘流在经过涡街发生体的平均速度,及其感应电荷量、风机的消耗功率和工作电流。结果表明,粉尘粒子的速度提高约26.8%,有效提高了粉尘的测量精度,能够使得其功率消耗降低32.9%,其工作电流降低33.3%。该研究对粉尘测量装置产品的更新换代具有一定的参考价值。

摘要： 为了提高静电感应粉尘测量装置在粉尘速度较低情况下的测量精度,提出一种在其测量管道中安装带狭缝圆柱发生体的方法.依据卡门涡街的原理,分析粉尘在其内部的运动规律,使粒子间相互摩擦、碰撞的几率增加,提高粉尘的运动速度,增大了静电传感器的感应电荷量.利用Fluent软件建立模型,通过对测量装置进行气固两相流仿真,得到管道内粉尘粒子的速度云图,求得尘流在经过涡街发生体的平均速度,及其感应电荷量、风机的消耗功率和工作电流.结果表明,粉尘粒子的速度提高约26.8％,有效提高了粉尘的测量精度,能够使得其功率消耗降低32.9％,其工作电流降低33.3％.该研究对粉尘测量装置产品的更新换代具有一定的参考价值.

摘要： 南水北调中线总干渠十二里河渡槽在大流量输水时出现波幅达1.0 m的超常大波动现象,总干渠输水能力受到影响,对相关建筑物构成危害.通过水力学模型试验,复演了原型渡槽大流量输水时的超常大波动现象;分析揭示了渡槽产生超常大波动的成因是渡槽出口的"卡门涡街"及由此引发的渡槽进口左右两槽进流量的周期性变化.从消除渡槽出口墩尾"卡门涡街"波源、阻止渡槽进口前左右两槽进流量发生周期性变化等方面,分别提出了消减渡槽超常大波动的工程措施及闸门调度运行方案.研究结果表明:渡槽内的最大波幅均降至0.2 m以下.闸门调度运行方案在工程现场运用后,渡槽及渠道内的大波浪均得到了有效控制.

摘要： 为了给大跨度龙门起重机柔性腿结构的优化设计提供依据，研究了在风致振动下起重机整机疲劳损伤的设计参数选择问题。提出了基于软件协同仿真的起重机静风载与卡门涡街风致振动效应分析方法。通过CFD 软件环境的起重机表面流场分布及静压值结果，按风场属性在Ansys模型中对应加载，得到高速风场结构大变形条件下的起重机结构响应。试验结果表明，该方法切实可行，计算结果已提交有关方面，为超重型起重机防风结构优化设计提供了依据。

摘要： 运用LES方法对有限长正方形棱柱绕流进行了研究.棱柱高宽比为5,一端固定于平板上,另一端为自由端.平板表面边界层厚度可忽略不计.基于自由流速度和棱柱宽度的雷诺数为3900.由计算结果发现,有限长棱柱的尾流在自由端后下扫流的作用下具有显著的三维性.尾流中会交替出现两种典型的流动状态:一种是柱体两侧所脱落的展向涡在尾流中形成类似卡门涡街的交错排列状态;另一种是柱体尾流中涡团对称分布且无明显的周期性.两种典型流动状态的交替出现,对有限长棱柱气动力特性有直接的影响.

摘要： POD-Galerkin方法是构建非定常流动低阶模型的有效方法.然而,研究表明基于周期振荡样本及其时均解构建的低阶模型只能反演流场振荡饱和后的周期性运动,不能复现流动从不稳定定常解开始振荡的发散过程,不便于流动的稳定性分析和控制研究.论文通过尝试选择流场进入周期性运动之前的样本来构建低阶的流体动力学模型,并用于反演流动失稳初期微幅振荡的流场.论文以低雷诺数(Re=100)下圆柱绕流为例,构建了卡门涡街失稳初期的流动降阶模型.通过与CFD数值结果对比,表明选择合适的样本数据,构建的低阶模型可以复现流场发散初期的频率和阻尼等特性.本研究为流固耦合分析和流动稳定性控制奠定了基础.

摘要： 本文对以前提出的一种提高不可压混合层中混合效果的新方法做了进一步的研究，所谓新方法即是把绕流中的卡门涡街现象应用于混合层中。把混合层分离板末端做成一个方柱，这样上层流体和下层流体绕流柱体，在混合层流动的初始阶段形成卡门涡街，利用涡街中的大涡混合流体。通过计算混合层中上下两种不同组分的流体的质量分布，看到不断有两列大涡从柱体后面脱落。在下游，大涡有机会相互合并,形成更大尺度的涡,使上下两层流体较好地混合。由于绕流柱体的上下两层流体速度不同，所以两列涡的大小和强度不一样。强度强的涡对强度弱的涡吸引力更大，所以导致卡门涡街有些向高速流体一侧倾斜。通过计算多种情况的混合层厚度，证实了以上的观点。本文还研究了两个平板间的混合层的混合情况，涡街中的涡和平板处产生的涡相互作用，并且在下游破碎成小尺度的涡，提高了混合效果。最后提出有效的混合方法应是先依靠大尺度涡的卷吸作用，尽可能大范围地掺混两种流体，然后设法在已掺混的区域产生小尺度的涡，使两种流体充分混合。

摘要： 本文采用了传声器线列技术同步测量了近壁方柱绕流的瞬态壁面脉动压力场信号.为对比分析,选取了四种不同高度G/D=1,0.5,0.25,0.通过对信号进行互相关、自功率谱等时/频域分析,研究了方柱绕流下游复杂旋涡结构的频谱特征和非定常运动特性。实验结果表明瞬态壁面脉动压力场信息可以清晰地反映流场中旋涡结构的运动特征.研究发现:在G/D=1和0.5时存在St=0.13的卡门涡街,其输运速度为Uc=0.78U0；G/D=0.25时卡门涡街被抑制,仅存在上壁面脱落旋涡结构,输运速度为Uc=0.55U0.

摘要： 涡街流量计是根据“卡门涡街”原理研制成的一种流体振荡式流量测量仪表。本文介绍了大口径可变测量范围节流稳流式涡街流量计及其性能验证。

摘要： 本发明公开了一种水下梯形阻流体卡门涡街振动发电装置，包括阻流体、绕线套筒、磁铁套筒、固定套筒、磁铁套、缓冲弹簧和横杆，所述磁铁套包括第一磁铁套和第二磁铁套，所述磁铁套筒固定套接在横杆上，所述固定套筒滑动套接在磁铁套筒上，所述固定套筒贯穿所述阻流体，所述固定套筒的两端均设有第一磁铁套，所述固定套筒与阻流体的外壁连接处均设有第二磁铁套，所述磁铁套内均设有条形磁铁，所述绕线套筒设于阻流体内部且套接在所述固定套筒上，所述绕线套筒上绕有线圈，所述缓冲弹簧套设于阻流体外部的固定套筒上。本发明利用直线发电机原理和磁悬浮原理，通过阻流体在横杆上无接触地周期滑动，达到了避免动密封和实现稳定发电的效果。

摘要： 本发明公开了一种基于卡门涡街的微液滴生成芯片，其本体内设有微流道，微流道设有流体分隔部和绕流柱，流体分隔部设有朝向微流道的下游的开口，流体分隔部使微流道分隔为中部流动区和位于中部流动区两侧的侧边流动区，本体设有第一进液口和第二进液口，第一进液口用于向中部流动区注入液体，第二进液口用于向侧边流动区注入液体，绕流柱设置在流体分隔部的下游方向并与流体分隔部的开口相对，绕流柱与流体分隔部之间留有足够间隙使中部流动区和侧边流动区的混合来流经过绕流柱形成卡门涡街。本发明利用卡门涡街的涡旋周期性脱落现象，达到快速的制备微液滴的目的，芯片结构简单，使用寿命长。

摘要： 本发明公开了一种基于卡门涡街效应和摩擦纳米发电的水流流速传感器，包括用于产生涡街效应钝体和沿水流方向设置于钝体后方的用于水流能量收集的柔性摩擦纳米发电机单元，所述钝体和柔性摩擦纳米发电机单元形成悬臂结构，所述柔性摩擦纳米发电机单元为片状结构包括电极层、设置于电极层上的隔绝层和设置于隔绝曾上的摩擦层，以及用于外部封装的外框密封层，所述隔绝层和摩擦层之间具有多个等间距空隙以形成空气层，柔性摩擦纳米发电机单元在静止状态下隔绝层和摩擦层相互分离，在涡街作用下接触分离，所述电极层表面粘贴有电源输出导线；以解决传感器需外接电源和难以实现慢速流速测量的技术问题。

摘要： 一种基于卡门涡街效应的板式换热器，包括箱体，箱体内设有换热机构，换热机构包括翼型板翅，翼型板翅通过回旋弹簧与箱体连接，翼型板翅上设有绕流通道，绕流通道的入孔位于翼型板翅前端部，绕流通道的出孔位于翼型板翅的侧部。所述的换热机构还包括扰流柱，扰流柱位于翼型板翅前端。针对现有技术的缺点，本发明有助于减小翼型板翅前端的压力，绕流通道把压差引导翼型板翅一侧就可以打破两端对称平衡，让翼型板翅摆动起来；摆动一定角度就会改变原先压力分布规律，使得翼型板翅前后两端的压差消逝。

摘要： 本发明公开了一种大量程卡门涡街流量计量装置系统其结构包含1个上游接头、1个下有接头、1个主管道和若干辅管道组成的N个并联分支管道、1个数据处理单元，Ngeq2；所述主管道上，设有1个电动阀门和1个卡门涡街流量计；各所述辅管道上各设有1个电动阀门，各个辅管道内均设有1个阻流体；各所述电动阀门均完全开启时，所述上游接头、下有接头和N个并联分支管道所形成的通流区域呈N阶次的旋转对称；所述数据处理单元，采用优选控制方法控制各电动阀门启闭。相对现有技术，本发明设备有益效果包括：1、所述优选控制方法的控制条件简明，有益降低软件复杂度和硬件成本；2、使主管道的卡门涡街流量计量程上限倍增，且不影响精度。

摘要： 本发明提出了一种水下圆柱阻流体的卡门涡街发电装置，该装置包括：圆柱阻流体、环形齿条、上部转环、下部转环、上接板、下接板、限位器、尾流板、转动体、齿条、发电机和轴封，当海流流过阻流体时，海流会在阻流体两侧产生交替脱落的旋涡，两侧的脱涡会相互作用从而形成卡门涡街周期性交变横向力，本发明在脱涡形成区域设置三级脱涡能量回收装置，起到对脱涡能量逐级回收的目的，实现了在脱涡强度显著削弱之前对脱涡能量的充分利用，提高了对海流能的回收效率。此外，本装置通过尾流板可以自适应于海流方向进行位置调整，从而实现全向位捕获脱涡横向力的能量，进一步提高了装置对海流能的利用率。

摘要： 本发明涉及一种基于DBD放电结构的卡门涡街流场动态识别装置及方法。该装置包括：风洞与DBD放电结构相连接；发生体设于DBD放电结构的上电极板与下电极板之间，且垂直于DBD放电结构的上电极板；上电极板与所述下电极板平行；气体来流的流向与上电极板平行；上电极板为透明电极板；高频高压电源用于对上电极板以及下电极板施加高频高压交流电源；DBD放电结构内的气体来流被激发放电，产生等离子体；高速摄像机置于DBD放电结构的上方，高速摄像机的拍摄方向垂直于所述上电极板，高速摄像机用于基于等离子体的流动状态拍摄放电斑图；计算机用于根据连续拍摄的放电斑图确定卡门涡街流场图。本发明利用低成本的设备动态识别卡门涡街流场，操作简单，耗时短。

摘要： 本实用新型公开了一种简化型水下卡门涡街发电装置，其包括：梯形阻流体、永磁体、滑动轴承、线圈横杆；梯形阻流体中间设有容纳线圈横杆穿过的开口，线圈横杆穿过梯形阻流体，梯形阻流体设有两个开口，两个滑动轴承穿过两个开口并与梯形阻流体滑动连接，永磁体对称固定在梯形阻流体上下两端。本实用新型利用滑动轴承实现阻流器的周期滑动，用简化型的滑动轴承方案取代磁悬浮模块，能够降低60％以上的制作成本；本实用新型能够提升装置的水下可靠性与密封性，装置外形更简洁，水动力性能和发电性能较之前能提升30％，装置本身可多模块叠加，使得装置具有便携化和大型化的优点。

摘要： 本实用新型设计锅炉受热面技术领域，具体为一种卡门涡街防振装置，其能够有效消除锅炉声学共振现象，保证锅炉运行的安全性和稳定性，其包括烟道护板组成的受热通道，所述受热通道内安装有受热面管系，所述受热面管系两端通过管夹连接所述烟道护板内侧，其特征在于，所述受热通道内安装有带网孔的通道隔板，所述通道隔板设置于相邻的两排受热面管系之间，所述通道隔板顶部两侧安装上梳形板和上U形螺栓，所述上梳形板直接支撑于所述受热面管系的上端第一层管子上且不焊接，所述上U形螺栓与所述受热面管系的上端第一层管子固定。

摘要： 本实用新型公开了一种能够抑制卡门涡街的风机塔筒结构，包括塔筒本体，在所述塔筒本体的外侧安装有形状大小与其相匹配的外壁筒，将塔筒本体的外壁包围住，并且，所述外壁筒形成有凹凸不平的表面结构，能够使气流流过外壁筒时产生空气紊流，从而抑制卡门涡街的形成或降低卡门涡街的强度，进而降低了风机塔筒所受载荷，提高了风机塔筒的安全性。