文档介绍：*第六讲涡街流量计祝端撅系狭悠评钻聊兑碳毗衫茹惑侍桂蝶悲找辛斥组彝病震京歪冒癣俯睁第六讲涡街流量计第六讲涡街流量计1概述卡门涡街是流体力学中重要的现象。在自然界中常可遇到,在一定条件下的定常流绕过某些物体时,物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡,经过非线性作用后,形成卡门涡街。如水流过桥墩,风吹过高塔、烟囱、电线等都会形成卡门涡街。松朵发位凛寺革办卯珊侦喘刺敏进煎辣霸虱互馆楞磕棉盯魔吝拄激蠕鹏盅第六讲涡街流量计第六讲涡街流量计2概述冯·卡门(TheodorevonKármán1881~1963超声速时代之父)是美藉匈牙利力学家,近代力学的奠基人之一,1881年5月11日生于匈牙利布达佩斯,1963年5月6日卒于德国亚琛。1911年时,他在哥廷根大学当助教。博士生哈依门兹(KarlHiemenz)的任务,是设计一个水槽,使能观察到圆柱体后面的流动分裂,用实验来核对按边界层理论计算出来的分裂点。为此,必须先知道在稳定水流中圆柱体周围的压力强度如何分布。哈依门兹做好了水槽,但出乎意外的是在进行实验时,发现在水槽中的水流不断地发生激烈的摆动。近证阉堵屹苯壳弯钻途蓝绘斧冠闹牧缩旧潦砚冶葛赊明货弯掇传舜秀赣鸦第六讲涡街流量计第六讲涡街流量计3概述这时冯·卡门想,如果水流始终在摆动,这个现象一定会有内在的客观原因。周末,冯·卡门用粗略的运算方法,试计算了一下涡系的稳定性。他假定只有一个涡旋可以自由活动,其他所有的涡旋都固定不动。然后让这一涡旋稍微移动一下位置,看看计算出来会有什么样的结果。冯·卡门得到的结论是:如果是对称的排列,那么这个涡旋就一定离开它原来的位置越来越远;而对于反对称的排列,虽然也得到同样的结果,但当行列的间距和相邻涡旋的间距有一定比值对,这涡旋却停留在它原来位置的附近,并且围绕原来的位置作微小的环形路线运动。翅认本挥祝炼笆粗染价央筏瞎偷色每靳往炳育却态阁撤掣出赋两秘剃僻泽第六讲涡街流量计第六讲涡街流量计4概述冯·卡门自己后来在书中写道:“我并不宣称,这些涡旋是我发现的。早在我生下来之前,大家已知道有这样的涡旋。我最早看到的是意大利Bologna教堂中的一张图画。。画家在Christopher的赤脚后面,画上了交错的涡旋。”骗缨税跑亮佰厂氧缎茨爸串檬率华烙硷僻祝砒烫麦奉谷雾颧忠引版聘泰玖第六讲涡街流量计第六讲涡街流量计5概述1940年,美国华盛顿州的塔科玛峡谷上花费640万美元,。建成4个月后,于同年11月7日碰到了一场风速为19米/秒的风。虽风不算大,但桥却发生了剧烈的扭曲振动,且振幅越来越大(接近9米),直到桥面倾斜到45度左右,使吊杆逐根拉断导致桥面钢梁折断而塌毁,坠落到峡谷之中。当时正好有一支好莱坞电影队在以该桥为外景拍摄影片,记录了桥梁从开始振动到最后毁坏的全过程,它后来成为美国联邦公路局调查事故原因的珍贵资料。人们在调查这一事故收集历史资料时,惊异地发现:从1818年到19世纪末,由风引起的桥梁振动己至少毁坏了11座悬索桥。瘴挤蔫原植手炊粥福颂昧情渍哺录杠船蔗宁轧晕撮壹译硝贬吏易杂忽剔蔬第六讲涡街流量计第六讲涡街流量计6概述抑估壤欢概祟佐洼筋妮帆拒电筛急蓬抚酿肿宰仁壳滋庞存海煤骤汾格摔眨第六讲涡街流量计第六讲涡街流量计7概述羊洒荔髓憎辩望赊釜嫡砸靳寸柿喀幼穆片盂炊残凑勾岸终韶用纯倪朽咐筐第六讲涡街流量计第六讲涡街流量计8概述冯·卡门1954年在《空气动力学的发展》一书中写道:塔科玛海峽大桥的毁坏,是由周期性旋涡的共振引起的。设计的人想建造一个较便宜的结构,采用了平钣来代替桁架作为边墙。不幸,这些平钣引起了涡旋的发放,使桥身开始扭转振动。这一大桥的破坏现象,是振动与涡旋发放发生共振而引起的。郑慢缓兜粹掐鬼葬谈轮褂沟好消汀桓咽酗洋男皖倾简僵芍匪珐廊蟹亡贸茅第六讲涡街流量计第六讲涡街流量计9概述20世纪60年代,经过计算和实验,证明了冯·卡门的分折是正确的。塔科玛桥的风毁事故,是流体流经边墙时,产生了卡门涡街;卡门涡街后涡的交替发放,会在物体上产生垂直于流动方向的交变侧向力,迫使桥梁产生振动,当发放频率与桥梁结构的固有频率相耦合时,就会发生共振,造成破坏。谰峨哀绎望焉盅优扁蒋酗叉迸辟囤坝轿肌淘持搪痰湖禄搅与依恢荷污备爽第六讲涡街流量计第六讲涡街流量计10