fluent学习之卡门涡街实例

二维非定常不可压缩流畅分析——卡门涡街

例：圆柱扰流的计算区域，圆柱直径D=0.02m，流场为0.5*1.om，上下面和圆柱表面均为壁面，左面为入口设为速度入口，入口速度为u=0.01m/s，v=0m/s，右边出口设置为outflow。流体材料为谁，密度p=999.2kg/m3,粘性系数u=0.001003kg/(ms)

1、绘制圆柱、流场。

并用流场区域减去圆。

2、网格划分

首先将圆划分为80等分，方法：利用边的节点划分方式，在spacing下选择interval count.并输入80。Edges 黄色区域选择圆。其他条件不变，确定apply。

面的网格划分。其他条件不变，在elements 后面选择tri 。

3、 设置边界条件，保存文件

将进口即左边线段边界条件命名为inlet ，边界条件为VELOCITY_INLET 。将右边命名为outlet ，边界条件选择OUTLET 。将上下边分别命名为top bottom 及圆柱截面为cylinder ，边界条件均为WALL.

4、 运行fluent 软件，并打开文件

5、 检查网络文件，显示网络，设置计算区域尺寸。

6、选择计算模型

卡门涡街及涡脱落现象时非定常流，所以在time 选项中选择unsteady。在unsteady

formulation下选择2nd-order implicit。

粘性模型机操作环境均为默认设置。

7、定义流体的物理性质

8、设置边界条件

i.进口速度设置

0.01

ii.出口为默认值

iii.Fluid相

9、求解方程的设置及控制

10、迭代计算

卡门涡街的计算

卡门涡街的计算 一、现象简述 粘性不可压的定常来流绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、并排列规则的双列线涡。开始时，这两列线涡分别保持自身的运动前进，接着它们互相干扰，互相吸引，而且干扰越来越大，形成非线性涡街。 卡门涡街的形成与雷诺数有关，雷诺数为40-300时，脱落的涡旋有周期规律，雷诺数大于300，涡旋开始随机脱落，随着雷诺数的增大，涡旋脱落的随机性也增大，最后形成湍流。现通过二维圆柱绕流问题对涡街现象进行数值模拟。 二、模型建立 几何模型建立如下，数值计算中雷诺数为200，即入口速度为 0.031m/s。 圆柱体半径为50mm.

三、创建网格 通过Ansys ICEM CFD进行预处理，生成二维平面网格。 观察发现，圆周周围网格较密，向外逐步变疏，同时圆周围有理想边界层。 四、计算结果 将所生成的网格导入FLUENT，检查网格质量合格后，通过二维求解器求解。因为模型设定雷诺数为200，所以选择层流模式进行流动模拟。默 认空气为默认材料，并采用系统默认的物性参数。进一步定义边界条件，设置速度入口和出流边界。应用SIMPLE速度-压强关联算法，通过二阶迎 风格式计算通量。初始化后，先进行基于压力的定常求解。 而后将上一阶段求解结果作为之后非定常求解的初值进一步求解。 求解结束后生成的涡量云图如下：

计算最后阶段的静压云图如下： 速度云图如下：

五、问题、收获总结 收获： 1、初步了解了ICEM CFD和FLUENT的操作使用 2、简单了解了卡门涡街现象 例如：通过监视升力能看到升力系数随时间不断波动，且波动幅度在 逐步增大，后来渐渐稳定。通过涡量云图看到了涡街的大致形态。并 在定常计算过程中，观察到监控残差在不断的快速上下大幅度波动， 且波动幅度越来越大。 存在的问题： 1、只能大体知晓软件操作流程，对其中的物理意义和数学方法还无法理 解。 2、对于计算所得的数据也是一头雾水 3、软件使用并不熟练。 例如： 监控升力画出的曲线是可以以图片格式导出的（write）,可是我在一开始的操作过程中并没有这样做，导致最后找不到曲线图。 最开始使用FLUENT，不会按时间间隔导出数据，导致最后只能显示第200个时间间隔的数据，最后不得不重新计算。 像这样，还如诸多问题，有待解决。 六、相关理论学习及遇到的问题 1、雷诺数是表征粘性影响的物理量，其大小决定了粘性流体流动特性。 雷诺数小于2000时，流体是层流，大于4000，为湍流，2000到4000 之间为过渡阶段。周期性卡门涡街对应的雷诺数为40-300。 2、除三类流动（准定常流动、流场变化速率很快的流动和流场变化速度 极快的流动）外某些状态反复出现的流动也被认为是非定常流动，例 如，脉流动（流场各点的平均速度和压强随时间周期性波动）。而卡门 涡街就属于脉流动的一种。 3、该算例雷诺数等于200条件下，涡脱落的周期是25秒。 4、涡量是流体速度矢量的旋度，是描写旋涡运动常用的物理量。 问题 1、每次脱落的一对涡有哪些异同？ 2、涡是不是不能单独一个出现？ 3、涡的定义与结构是什么？

利用fluent软件进行数值模拟卡门涡街

有限元大作业 第二题 2.利用fluent 软件进行数值模拟卡门涡街。分组将l 1从0.11m 变化到0.9m ，每次增加0.01m,r 从增加，每次增加0.005mm,具体分组如表所示。 组号 1 2 … 17 18 19 … l 1 … … r … 组号 75 l 1 r 一建立模型

1先打开Gambit软件,参照题目要求绘制模型 二、求解计算 1启动FLUENT二维精度计数器。

2执行File-Read-Case命令，读入“msh”格式的文件，执行Grid-Check命令， 3执行Grid—scale…修改成mm

4执行Define-Materials在弹出的对话框中点Flunt Database..在弹出的对话框中选water-liquid（h20<1>）点Copy，之后点Change/Create按钮。如图： 5执行Define-Boundary Conditions命令，选Fluit，点Set，在弹出的对话框中选water-liquid，单击OK。选in点Set，在弹出的对话框中输入，点ok，如图

6执行Solve-Initialize-Initialize..命令，弹出的对话框选择In，顺序单击all-zones、rujou、wall按钮。如图

7执行Solve-Monitors-Residual..命令，弹出的对话框，选中Plot，将window改为1，点OK如图 8执行Solve-Iterate..命令，弹出对话框，依次Time Step Size 输入,Number of Time Steps输入1000,Max Iterations per Step 输入30，点Iterat，如图

基于四叉树的复杂边界四边形网格自适应生成方法研究

基于四叉树的复杂边界四边形网格自适应生成方法研究 网格生成是有限元分析中不可缺少的前处理阶段,被处理对象只有在被网格化之后才能运用有限元方法进行求解。通常典型的适体网格生成方法不适于对复杂边界进行自适应网格生成,作为一种典型的非适体网格生成方法,笛卡尔网格 越来越受人们的青睐。 目前,笛卡尔切割网格法中的边界切割的形式仅仅局限于单边切割,对于边 界切割单元的处理也多局限于合并处理。某些情况下不方便甚至不可能将其划分至单边切割的形式。 此外,还存在如对于切割单元的合并处理会导致有限元分析中不要的悬点的产生等情况。本文以上述问题为切入点,对笛卡尔切割网格进行了深入研究。 本文首先将平衡四叉树网格生成的终止条件之一修改为双边切割。为了便于分析和判断,对两线段的位置关系和网格类型做了详细的分类,并给出严格的说 明和定义；在此基础上,给出了两线段位置关系的判别算法和网格节点内外类型判别方法。 在判定网格是否被域边切割时,创新性地提出了网格对角线标准相交判别法。其次,本文深入研究了悬点的特点和规律,提出了悬点环和悬点链的概念,并用来处理初始生成的网格中的悬点。 在这个过程中,本文给出了悬点环和悬点链的悬点处理模板。为进一步消除边界顶点式悬点和小面积网格,本文对悬点处理后的网格进行了移点处理。 第三,在边界切割处理环节,本文研究了多种边界切割情况,并从中总结出了边界切割规律。本文提出了单边切割和域点切割两种基本网格切割类型,其他网格切割类型都可看成这两种基本切割类型的组合。

通过这两种基本切割类型,本文有效地求解了三边以下的网格切割,得到了8种切割单元类型。针对每种切割单元类型,本文都给出了相应的四边形化模板,应用这些模板将切割单元进行四边形化不会产生新的悬点,并通过多个实例验证了其中较为常用的模板的正确性。 最后,本文采用了拉普拉斯方法对网格进行优化,并将优化后的网格应用于卡门涡街和后台阶流动两个典型的实例,验证了本文网格划分方法可行性和有效性。

涡街模拟建议

1．我计算的是一个二维自维持振荡问题（好多文献都这样说），我采用层流算法也得到了类似的结果，k-e-rng也可以。而别的模型都不行了，一般都是最后得到一个稳定的解（和文献上说的不同）。因为雷诺数比较小，不能确定什么时候转变成紊流，所以想用一个能够计算过渡流动的模型。不知道用k-e-rng模型是不是就可以说是准确，因为没有具体的试验数据，是不是可以根据它的计算流场和试验流场相似就确定计算的合理性和准确性呢？多谢多谢 Hi-key： 这种问题的要求比较高，类似的问题我只算过卡门涡阶的。不过当时是用层流算得。你这个例子里面如果跟湍流模型敏感，我建议你可以尝试以下方法：FzN/5[ 选用其他湍流模型，然后在进出口边界处的湍流相设置时，使用湍流强度和粘性比然后将这两个数值全部给0，再计算时使用绝对压力计算。也许会有变化，也许没用，你可以试试，把结果告诉我。谢谢，另外在所有的湍流模型中k-e-rng是最适合计算低雷诺数湍流模型的，当然你也可以尝试真正的低雷诺数湍流模型，需要在用户界面中输入命令行激活，至于怎么激活我忘了，哈哈，不好意思，等我查到了给你哈。f.!Z?流体中文网论坛-- 流体力学及相关领域学术问题交流论坛。/. 另外判断结果是否正确只能靠实验或者查文献了，流态特征相似只能证明大体上没错，但是精度就不知道了。 我计算的是周期性边界条件，和绝对压力有关系吗？我刚才改变了初场的两个湍流变量（不知道是不是你所说的湍流强度和粘性比）计算了一下，发现对结果影响很大，都为零时，没有振荡现象；增大这两个值又会出现不同的流场。 绝对压力只是为了使计算更加准确，你也可以用表压计算。Re\!3 湍流的两个变量是入口处的脉动情况，都为0时跟层流接近但是跟层流不同。你将湍流强度设为5%，粘性比设为0.01。再试试看，有变化的话，换别的湍流模型再试下。UH另外周期边界中你设定压降还是流量？流量的指定方式更加容易出现波动。pMy 我设定的是流量。刚才我变化了这两个湍流变量，影响比较大。我这段时间一直在试验不同的湍流模型，以找到比较适合的。我试过别的湍流模型，最后都是趋于稳定的。另外，我选用层流和rng模型时，最后的振荡基本是一致的（如图，绿色：rng，白色：层流）。我计算的过程是，先用稳态算法算出一个初场，然后改用非稳态算法继续计算（有人说过这样的方法），不知道这个是不是有什么影响？这样计算时，非稳态计算的初场是不同的。 换成别的湍流模型时，即使用稳态得到一个类似于r ng的计算结果，然后改用非稳态算法，最后都是稳定的。上下对称就不会振荡，不对称才会振荡。其他湍流模型的初场都类似于这个不对称流场，但是最终都是稳定了，即上下对称。nUvIv 按照我的经验，你这样算：^P& 选用层流模型，通过修改流体的物性来凑雷诺数，然后把流速条的小一些（雷诺数不变），然后计算就可以了，所有的松弛因子调到1，连续性方程0.9，用simplc算法，离散格式用二阶，应该就没错了。vHSp PS上面那个图是算淹没射流同志的case，不知道是不是他想要得结果。

卡门涡街的成因及涡街流量计的应用前景

卡门涡街的成因及涡街流量计的应用前景 曹继和 (锦州铁合金(集团)股份有限公司,锦州市121005) 摘　要　本文对卡门旋涡的形成进行了阐述,通过与节流型流量计比较,指出了涡街流量计的优点,并对其应用前景进行了展望。 关键词　卡门涡街　节流孔板　涡街流量计 流动流体中旋涡的出现,是增大流动阻力、造成较大能量损失的重要原因。所以,在流体输送中应尽量避免或减少旋涡产生的机会。但随着人们对旋涡产生和运动规律的认识不断深化,在工程实践中有意识地加以运用,如近年来人们对卡门涡街的旋涡研究取得了新的成果,运用到流量测量中去,便成功地设计制造了卡门涡街流量计。 一、卡门涡街的形成及涡街流量计 当流体绕流一个无限长的圆柱体时,将发生边界层分离,并在柱后形成旋涡,增大机械能量的损失。实验证明,在流体雷诺数R e=60～5000的范围内,圆柱体后面出现两列多少有些规则的旋涡列。两列旋涡的旋转方向相反,上面的一列均按顺时针方向旋转,下面的一列循逆时针方向旋转;上下两列的旋涡交替地排列着。这种整齐排列着象街道一样的旋涡列被称为“涡街”。1912年卡门最先研究了这一现象,所以又称卡门涡街。卡门涡街不只是在流体绕流圆柱体时出现,在流体绕流三角柱、四角柱时也会发生。应当指出,并不是任何情况下都能形成涡街。对于一定形状的物体和不同的流体,涡街的形成,取决于雷诺数的大小。若雷诺数很低将不发生边界层分离,没有旋涡形成(或只在圆柱后形成一对尾涡);若流速极大(R e数很大),旋涡流动极其多变而又杂乱无章,便无法实现涡街的整齐排列。卡门涡街的斯特罗哈尔数与旋涡发射频率f、圆柱直径d 及平均流速v-之间存在着下列关系:S t=f d/v-。在R e数介于103～105范围内,S t数为常数的特性是卡门涡街的一个重要特性。由上式可见,若圆柱直径d已知,如果能测出旋涡发射频率f,便可求得流速v-,再乘以流道截面积A就可得到流量Q了。卡门涡街流量计就是根据这一特性制成的。 二、卡门涡街流量计与孔板差压计 的比较及应用前景 差压式流量仪表有许多一次元件可供选用,薄边锐孔板是应用最多的一种,其中又以同心锐孔板使用最为广泛,相比之下偏心孔板和圆缺孔板的使用要少得多。同心锐孔板被广泛应用的主要原因是由于它有以下一些优点: 1.价格便宜;2.各种材料均可使用;3.适用的管道尺寸范围大(25～1200)m m; 4.有大量的应用数据,特性是已知的;5.孔板安装恰当时,误差小。但是孔板也存在着一些难以克服的缺点: 1.永久压力损失较大; 2.易堵塞,不宜用在浆料测量场所; 3.量程仅为3∶1,最大不超过4∶1; 4.要求有较长的直管段; 5.准确度取决于安装的好坏,并易受磨损、冲蚀的影响。相对孔板而言,卡门涡街流量计的优点是: 1.仪表的标定系数不受流体压力、温度、密度、粘度及成分变化的影响,在更换检测元件时不需重新标定; 2.量程比大,液体为15∶1,气体为30∶1; 3.管道口径不受限制,范围很宽,为(25～2700)mm; 4.压力损失相当小; 5.输出 13 计量技术　1997.№5

基于FLUENT的并列双圆柱绕流二维数值模拟分析

-46-科学技术创新2019.02 基于FLUENT的并列双圆柱绕流二维数值模拟分析 胡锦鹏罗森 (重庆科技学院建筑工程学院，重庆401331) 摘要：为研究双圆柱在不同距径比(L/D)工况下的绕流，运用FIUENT软件模拟低雷诺数下的双圆柱绕流中表面压力系数的分布和升力系数、阻力系数的变化规律。通过数值模拟分析表明：双圆柱表面随着L/D的增大两圆柱柱后涡街将由耦合涡街逐步转化为单圆柱绕流时的卡门涡街，两柱对绕流的影响减弱；随着UD的增加，两柱之间的相互作用减小，升力系数和阻力系数都逐渐降低。通过对不同I7D工况下的对比分析，为圆墩抑制双圆柱绕流的设计提供一定意义的参考。 关键词：fluent;双圆柱；绕流;数值模拟 中图分类号：035文献标识码:A文章编号:2096-4390(2019)02-0046-02 多柱绕流问题在海洋工程、跨江跨河桥墩、以及涉水建筑物基础等领域有广泛的应用。水流经过多圆柱会产生旋涡，旋涡的脱落使各个圆柱之间有相互干扰作用,其流场特征与圆柱的受力与单圆柱绕流有明显不同叫因此研究多圆柱绕流的流场特征分析与圆柱受力状态研究对于涉水工程应用具有重要的意义。 多柱与之单柱绕流相比,多柱绕流受墩柱数量、排列方式、柱间距离、流体速度等因素影响，其流场特性、涡街形态更加复杂，加之在波、浪、流等耦合作用下极易发生相互干扰造成桩柱严重损伤及破坏。基于此，采用FLUENT有限元软件，建立双圆柱绕流模型研究其在不同距径比(两圆柱中心距与圆柱直径之比)下分析圆柱绕流的阻力系数、升力系数、分离点位置及流场变化规律,为后续涉水基础中的双圆柱绕流问题的研究提供理论依据。 1绕流相关参数 绕流的相关参数主要有雷洛数Re、斯托罗哈数St、升力系数G和阻力系数C“下面给出各个参数的计算公式和物理意义。 1.1雷洛数Re 圆柱绕流的状态和雷诺数有很大关系，雷诺数代表惯性力和粘性力之比：Re=四=巴 “u(1)式中:P为流体的密度;U为自由来流的平均速度;L为结构的特征尺寸(圆柱取直径D)屮为流体粘性系数；”=上为流体的运动学粘性系数。121P 1.2斯托罗哈数St Strouhal指出圆柱绕流后在圆柱后面可以出现交替脱落的旋涡,旋涡脱落频率、流速、圆柱直径之间存在一个关系： st=— U(2)式中:St为斯托罗哈数，取决于结构的形状断面;f,为旋涡脱落频率;D为结构的特征尺寸(圆柱取直径D)；U为来(转下页) 能够使小鼠的血脂下降,从而起到防止AS的作用。同时发现枸杞色素可以使低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、血清甘油三酯(TG)及总胆固醇(TC)的含量减少，因此枸杞中色素能够拮抗高血脂症患者的血脂上升和脂质的不易还原。 同时枸杞色素具有血管内皮细胞的保护作用，研究发现，受损伤的细胞的G0/G1比率和凋亡率可以通过枸杞中的花色昔来下降，升高其G2/M的比率和S期的细胞比率，发现被过度氧化且低密度的脂蛋白所损伤的人体静脉的内皮细胞可以被存在于枸杞中的花色苛所保护和修复叫 枸杞色素不但能明显地增强机体的特异性免疫的作用，并且能够提高非特异性免疫的作用。经实践证实枸杞色素能够明显地提高T、B淋巴细胞的数量、红细胞的免疫黏附作用及其雏鸡血清的HI抗体能力，说明了枸杞色素对于雏鸡的特异性免疫及体液免疫的疗效有明显的加强能力冋。枸杞色素还具有抗疲劳、抗肿瘤、提高视力及生殖能力等作用。 2.3多酚类。多酚类是植物中一组含有多个酚羟基团的化学元素的总称。多酚类物质可以起到很好的还原作用。富含酚羟基的物质在世界上也被称为“第七种营养物质”。此中主要活性物质为多酚类物质，多酚类物质为植物成分的分子的结构式中含有多个酚轻基团统称，主要是单宁类、黄酮类、花色昔类以及酚酸类等成分，均是可以保证健康的一类化合物。枸杞叶子中主要黄酮类物质是芦丁，同样芦丁含量最丰富的部位也是枸杞叶子。尽管芦丁存在于野生或者栽培的枸杞果实中的含量少之又少，然而黄酮类化合物的总含量相比于野生枸杞叶,栽培的枸杞叶子总含量高出很多。 2.4其他化合物。枸杞中主要的含氮物质是氨基酸和蛋白质，此外还含有多种氨基酸、Mg、Mn、Se、Zn多种金属离子、粗脂肪、脂肪酸等，同时还含有多种小分子物质,例如P-香豆酸、各种维生素和脑昔等。其他成分包括菜油；胆苗烷醇;天门冬素、當醇、胆當-7-烯醇;2,4-乙基胆苗-5烯-3(3醇等。 参考文献 [1]张仲景(汉).金匮要略方论[M].北京:人民卫生出版社,1972：21-22. [2]王玲，张才军,李维波，等.枸杞多糖对2型糖尿病患者T淋巴细胞亚群和细胞因子的调节作用[J].河北中医,2013,23(12):888-890. [3]李宁宁.类胡萝卜素的研究进展[J].中国现代实用医学杂志, 2014,3⑵:51-53. [4]袁宝财，达海莉,李晓瑞.宁夏枸杞的生物学特性及开发利用前景[J].河北林果研究,2014,12(4):52-53. [5]朱采平.枸杞多糖的结构分析及生物活性评价[D].武汉：华中农业大学,2009,6(3):46-47. [6]林丽，李进，呂海英，等.黑果枸杞花色昔对小鼠动脉粥样硬化的影响[J].中国中药杂志,2012,37(10):1460-1466.

湍流形成的真实原因-射流涡街理论的研究价值

湍流形成的真实原因—射流涡街现象的深入力学分析 (2011-12-25 07:04:32) 标签： 分类：流体力学涡流理论 科学论文 流体力学理论 实验分析 新涡街现象 杂谈 湍流真实成因解密—新发现射流涡街现象力学原理深入分析 刘昌喆发现了与卡门涡街不同的射流涡街，在射流涡街实验中，演示了低速入塘射流会有左右交替生成涡街现象，速度升高以后射流还会出现甩尾现象。参见本博图片。自然河流中也常有射流涡街现象，不过至今还没有多少人对此注意。刘昌喆于2011年录到了深圳沙河中射流涡街视频影像。参见我新浪博客新发现涡街日志中视频。 北京航空学院（现在的中国航空航天大学）著名教授宁幌讲课说过“流体经不住搓，一搓就有涡。”这话最早出自普朗特关门女弟子、北航创始人陆士嘉教授。这种大家熟识的现象力学过程涉及新涡流学理论，对它详细的分析不在本文范围。简单地描述就是速度差会产生局部低压区域，也可以称为“涡核”。因低压区使低压区具有速度差部分流束受到法向力，产生法向加速度旋转成涡（或曲线偏转）。 常态速度差的流体“搓出”的涡（或曲线偏转）不会是单独孤立的，一个形成的涡会随流滚动（曲线偏转会随流移动），后面新的速度差条件就会形成新涡，这样就能形成间断的涡系列（或连续的振荡曲线）。射流的速度差是双面对称存在的，所以两边都有搓出涡的条件。在一面形成涡旋的后部旋流对于另一面有法向干扰，这一干扰诱导加速了这另一面搓成涡速度，在干扰者身后的对面迅速形成旋向相反的新涡。这样的过程交替反复，所以会左右交替形成涡列（或正弦振荡曲线）。这交错对应的两个涡列就是射流涡街，以上就是射流涡街形成过程的力学解释。在自然界中这种现象的痕迹随处可见，如小股溪流冲过松软平坦的泥滩时，所留下的沟痕不是笔直而是弯曲的。自然界无论湍急还是舒缓的河流的河岸也基本都是左右交替弯曲，也是这个道理。所以射流涡街理论也是研究堤岸冲刷力学的理论，值得人们深入研究它。

漫话卡门涡街及其应用

漫话卡门涡街及其应用 王振东 摘要根据冯·卡门的著作，阐述了卡门涡街研究的历史。讨论了卡门涡街的应用。 关键词冯·卡门卡门涡街涡旋共振流量计 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来流绕过某些物体时，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。卡门涡街有一些很重要的应用，因此在学习流体力学时，有必要了解其研究历史及有关的应用情况。 卡门涡街的研究历史 冯·卡门（Theodore von Kármán 1881~1963）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。他出身于奥匈帝国—个教育学教授的家庭，1902年毕业于布达佩斯皇家工学院，1906年去德国哥廷根（G?ttingen）大学求学，在普朗特（Ludwig Prandtl 1875~1953）教授的指导下，完成了关于柱体塑性区内屈曲问题的论文，于1908年获得博士学位。1911年时，他在哥廷根大学当助教。普朗特教授当时的研究兴趣，主要集中在边界层问题上。普朗特交给博士生哈依门兹（Karl Hiemenz ）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。 哈依门兹向普朗特教授报告这一情况后，普朗特告诉他：“显然，你的圆柱体不够圆”。可是，当哈依门兹将圆柱体作了非常精细的加工后，水流还是在继续摆动。普朗特又说：“水槽可能不对称”。哈依门兹于是又开始细心地调整水槽，但仍不能解决问题。 冯·卡门当時所做的课题与哈依门兹的工作并没有关系，而他每天早上进实验室时总要跑过去问：“哈依门兹先生，现在流动稳定了没有？”哈依门兹非常懊丧地回答：“始终在摆动”。 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。在一个周末，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。 星期一上班时，冯·卡门向普朗特教授报告了他的计算结果，并问普朗特对这一现象的看法如何？普朗特说，“这里面有些道理，写下来罢，我把你的论文提交到学院去”。冯·卡门后来回忆时，对此事写道：“这就是我关于这一问题的第一篇论文。之后，我觉得，我的

基于卡门涡街效应的压电悬臂梁的发电仿真分析

Vol.34No.3Aug.2019第34卷第3期 2 0 19年8月青岛大学学报(工程技术版)JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY (E&T )文章编号：1006 - 9798(2019)0 3 - 0011 -05； DOI ： 10.13306/j.1006 - 9798.2019.03.003 基于卡门涡街效应的压电悬臂梁的发电仿真分析 李海宁，王海峰，郭修宇，孙凯利，崔宜梁 (青岛大学机电工程学院,山东青岛266071) 摘要：为研究压电体在海洋中受迫振动发生形变产生电场的复杂问题，本文以柔性压电片(聚偏氟 乙烯作为压电体)为例，基于ANSYS 有限元仿真软件，建立流体-固体-压电三场耦合的仿真模型， 研究基于卡门涡街效应的柔性压电悬臂梁的发电能力与水速、圆柱直径、压电片尺寸之间的关系。 分析结果表明，在压电片尺寸和水流速度相同的情况下，圆柱直径为40 mm 时，产生的电压最大为 1. 95 V ；在压电片尺寸和圆柱直径相同的情况下，水流速度为0. 2 m/s 时，产生的电压最大为1. 95 V ；在水流速度和圆柱直径相同的情况下，当压电片长度为170 mm 时，产生的电压最大为1. 85 V 。 该研究为以后相关研究提供了理论基础。 关键词：卡门涡街；压电悬臂梁；柔性压电发电装置；ansys ；多物理场耦合；数值水槽中图分类号：TM619； TN384 文献标识码：A 近年来，低能耗电子元件的发展对传统化学电池提出了巨大挑战。传统化学电池具有寿命短、占用空间大等 缺点，无法完全适用于工程需要，这为俘能器件的发展提供了契机。空气中包含颤振、抖振、驰振、卡门涡街振动 等⑴不同振动方式，卡门涡街振动因其极好的稳定性和周期性而成为当前的研究热点。G.W.Taylor 等人2最早 提出利用柔性压电装置进行俘能；s.Pobering 等人3发明了一种水下俘能装置，利用流体的卡门涡街效应发电; A.Mehmood 等人4设计了一种高质量比、低雷诺数的卡门涡街振动压电能量收集系统；H.D.Akaydin 等人5进 行了钝体后压电悬臂梁的风洞模拟；L.A.Wenstein 等人归研究了在钝体不同位置的柔性压电片的发电能力；E. Molino-Minero-Re 等人7研究了水中钝体后柔性压电片的发电能力；朱庆飞8进行了鮭鱼在半圆柱后卡门涡街 中运动的实验;贾来兵)9*基于风吹旗帜问题建立了相对完善的模型，从理论上阐明了旗帜在流动空气中摆动的现 象；王晓聪等人)10*对三维有限长圆柱绕流进行数值模拟；王凯鹏等人⑴*进行了均匀来流条件下圆柱横向受迫振 荡问题的二维数值模拟；T.K.Prasanth )1k *将二维层流串列等直径双圆柱绕流与单一圆柱绕流进行了比较；Q.M. AIMdallal 13*模拟了圆柱绕流沿来流方向上的受迫振动；樊娟娟等人利用动网格技术，进行高雷诺数、大振幅 比的圆柱受迫振动研究；滕丽娟等人)516*在高雷诺数下模拟了等直径圆柱绕流间距比和水流攻角对于阻力和升 力的影响；KuoCC 等人)17*发现并列圆柱钝体可以有效地抑制涡街的产生；张智娟等人)18*发现两个电极并联的双 晶压电片为最优的双晶压电片连接方式;顾睿洋等人)19*针对传统悬臂梁振动发电频带窄的问题，提出了一种弹性折 叠梁结构;胡世军等人)0*研究了单晶压电悬臂梁在不同条件下的发电能力。7上研究均未综合考虑影响装置发电 能力的因素，因此，本文系统研究了柔性压电悬臂梁的发电能力与水速、钝体直径、柔性压电片的尺寸之间的关系。 该研究为压电体在海洋中受迫振动发生形变产生电场的问题提供了理论数据。 1压电悬臂梁系统的计算模型及理论 液态流场计算区域为长1 500 mm,宽500 mm,高200 mm 的立方体空间，流场左端为进口边界，右端为出口 边界，定义出口为压力流出边界，定义顶面和前后两个面为对称边界，定义底面为壁面边界。当水流从左侧进口 流入流场时，由于钝体的阻挡，会产生卡门涡街效应，涡街脱落，从而改变压电片两侧的压力差。液体流场模型的 数值尺寸如图1所示，系统耦合仿真流程图如图2所示。 收稿日期：2018 - 10 - 03；修回日期：2019 -03 - 18 基金项目：国家自然科学基金项目资助(51405255)；山东省高等学校科技计划项目资助(J12LN95)；山东省科技发展计划(政策引导类项目)资 (2012YD04038) 作者简介：李海宁(1994 -)，男，山东平度人，硕士研究生，主要从事智能仪器与测控方面的研究。 通信作者：王海峰(1979 -)，男，博士，副教授，主要研究方向为机电一体化系统设计及计算流体力学分析。Email ： marvelysy@https://www.sodocs.net/doc/ae3845636.html,

卡门涡街现象分析

卡门涡街现象分析 1881年5月11日是著名的美国工程力学家卡门（1881-1963）的诞生纪念日。卡门出生在匈牙利的布达佩斯。他对人类最大的贡献是开创了数学、力学在航空、航天和其它工程技术领域的应用，为近代力学的发展奠定了基础。1911年卡门对流动的流体在圆柱体后留下的两排周期性旋涡进行了深入的研究，在理论上对这种旋涡做出了精辟的分析。这就是著名的卡门旋涡。卡门创建了美国航空科学学院，并把这所学院建设成了当时流体力学的研究中心和培训基地。卡门支持他的学生对火箭推进技术进行研究并和马利纳第一次证明能够设计出稳定持久燃烧的固体火箭发动机。 一.卡门涡街现象 实际流体绕流圆柱(管)体时，边界层分离所形成的旋涡在背流面有一定释放(脱落)规律，当Re90~200时，背流面旋涡不断的交替生成及脱离，并在尾涡区形成交替排列、旋转方向相反、有规则且较稳定的两行旋涡，以比来流小得多的速度运动，这种现象称为卡门涡街(冯·卡门首先实验测得)，又称卡门涡列。 ［注意］卡门涡街现象在Re60~210都可以观察到，但有规则的卡门涡街在Re60~5000范围内，而只有Re90~200范围内观察到的卡门涡街现象才是较稳定的。 二.卡门涡街的利用及危害 a.利用：测量流体来流速度及流量。卡门涡街中旋涡脱落频率f可表示为 5 d 5式中St称为斯特罗哈尔数，是个无量纲量。当Re800~1.510时，一般St0.21。 因此利用这一特点可以制成卡门涡街流量计，即测得脱落频率f、圆柱外直径d后，因为fStSt0.21已知，则可以求得来流速度c，进而获得流量。 b.危害：会产生振动及噪声，严重时产生共振及声振。 卡门涡街时旋涡交替产生并脱落，因此将产生交变力，从而被绕流柱体产生振动及噪声；当交变力频率与柱体材料的固有频率接近时，便会产生共振现象，使振动加剧；振动会使周围空气发出声响效应，若其频率与柱体材料的固有频率接近时，又会产生所谓的声振，使振动及噪声加剧。如风吹电线时发出的呜呜声就是卡门涡街的结果；管式空气预热器中，若空气绕流管束时出现卡门涡街现象，会使管子破坏等等。 涡街流量计是速度式流量计的一种，它以卡门涡街理论为基础，采用压电晶体检测流体通过管道内三角柱时所产生的旋涡频率，从而测量出流体的流量。涡街流量计广泛应用测量的介质有：蒸汽、气体、液体、油类等。

卡门涡街实验

卡门涡街 一、实验现象 首先，把小纸条在无风处竖直放置，观察到纸片是静止的。 然后，将吹风机调至低风速档，将纸片放在吹风机下面，风从纸片正上方往下吹，先将纸片放在离吹风口远一点的位置，纸片还是基本静止的；慢慢靠近风口，由于实验存在误差，纸片会有一点微小的摆动，但是纸片的振幅不会太大。由此可以观察到当风速比较低时，纸片基本上还是静止的。 最后，把吹风机打到高风速挡，这个时候可以观察到纸片中部振幅波动大，后头尾巴会明显摆出。 二、实验原理 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来流绕过某些物体时，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，风吹过高层楼厦、电视塔捆囱、电线等都部会形成卡门涡街。 一个轴对称的圆形物体受到风的作用，如果风的速度小于某个值，它的流线如下图(a)所示；随着流速的增大在它的尾部出现了一个气流的涡旋（如下图(b)），这个涡旋会脱落，每次脱落的时候它都会交替的出现，尾部的涡在脱落的过程造成的负压力出现周期性的变化，最后出现下图(d)(e)的情况。 三、原理应用 实际上，卡门涡街并不全是会造成不幸的事故，它也有很成功的应用。比如己在工业中广泛使用的卡门涡街流量计，就是利用卡门涡街现象制造的一种流量计。它将涡旋发生体垂直插入到流体中时，流体绕过发生体时会形成卡门涡街，在满足一定的条件下，非对称涡列就能保持稳定，此时，涡旋的频率f与流体的流速v成正比，与涡旋发生体的正面宽度d成反比，可用公式表示为：

f=Stv/d 其中St为斯特劳哈尔数，在正常工作条件下为常数。 卡门涡街流量计有许多优点：可测量液体、气体和蒸汽的流量；精度可达±1%(指示值)；结构简单，无运动件，可靠、耐用；压电元件封装在发生体中，检测元件不接触介质；使用温度和压力范围宽，使用温度最高可达400℃；并具备自动调整功能，能用软件对管线噪声进行自动调整。 四、教学建议 1.应该建立一个丰富的知识数据库，给学生提供课内学习外的一些资源； 2.课程时间持续过长，两个小时多次上课更好 3.老师们确实应该加强计算机技术的学习了

柱体绕流阻力理论研究和数值模拟

柱体绕流阻力理论研究和数值模拟 李金钊 2011-11-27

柱体绕流阻力理论研究和数值模拟 摘要：柱体绕流是流体力学中的经典问题之一，而对于绕流阻力的研究又是该问题的关键之处。本文对柱体绕流阻力产生的原因进行了理论分析，并对国内外关于柱体绕流阻力的研究成果进行了归纳总结，指出了研究的方向和对前景的展望。同时本文借助于Fluent 软件，针对二维圆柱和方柱绕流进行了数值模拟，得出了绕流阻力系数并与相关试验结果进行了比较分析。 关键词：绕流阻力、研究成果、数值模拟 1 前言 1.1 柱体绕流阻力研究意义及应用背景 流体绕结构物流动时，过流断面收缩，流速沿程增加，压强沿程减小。由于黏性力的存在，就会在物体周围形成边界层的分离，形成绕流。而由于结构物的存在，会在物体迎水面产生雍水现象，同时也增加了结构物的受力，使得绕流问题变的十分复杂。目前相关理论研究成果较贫乏，因此对绕流现象进行研究具有重要的理论基础意义。 研究结构物绕流问题在工程实际中也具有重要意义。如在水流对桥下部结构的作用中，风对桥塔、索缆的作用中，都有重要的工程应用背景。因此对结构物绕流进行深入研究，掌握其流动机理和水动力学规律，不仅具有理论意义，还有明显的社会经济效益。 1.2 绕流阻力理论分析 水流流经柱体时，作用于物体上的力可分为两类：摩擦阻力和压差阻力。其中流体作用于物体表面的摩擦力在水流方向上的投影就是摩擦阻力。压差阻力的产生是由于物体表面边界层产生分离。边界层的分离常常伴随着涡旋的产生和能量的损失，从而物体前后面压强发生变化，产生了压强差了，增加了流动的阻力。压差阻力主要取决于物体的形状，因此也称为形状阻力。对于细长物体，例如顺水流放置的平板或翼型，则摩擦阻力占主导地位；而钝性物体的绕流，例如圆球、桥墩等，则主要是压差阻力。液体对物体的绕流阻力可用下列公式计算[1]

流体力学第9章

第九章 绕流与射流 重点阐述不可压缩粘性流体绕流二维和回转物体绕流现象及其绕流阻力的计算，分析工业生产中常遇到的紊流射流问题。 §9-1 绕流阻力与阻力系数 当粘性流体绕流物体时，物体总是受到压力和摩擦力的作用。作用在整个物体一表面上的压力和摩擦力的合力F 可分解为两个分力，即绕流物体的未受干扰时来流速度∞V 方向上的分力F D ，及垂直来流速度∞V 方向上的分力F L 。对于在静止流体中运动的物体来讲，由于F D 与物体运动方向相反，是阻碍物体运动的力，故称之为绕流阻力；F L 称为绕流升力。于是 D L F F F += 绕流阻力和升力二者都包含摩擦力和压力两个分量，因此，物体所受摩擦力和压力的大小及二者的变化是分析绕流阻力的基础。 一、绕流阻力一般分析 物体壁面所受摩擦阻力是粘性直接作用的结果，所受压力又称压差阻力，是粘性间接作用的结果，当粘生流体绕流物体时，边界层分离是引起压差阻力的主要原因。 下面以圆柱绕流为例来说明绕流阻力的变化规律。 在绕流未分离的情况下，由理想流体所确定的物面上的压强分布如图6-12所示，在第六章的第四节详细地讨论过这个解，物体所受压力阻力为零。 在绕流圆柱体发生严重分离的情况下，由于柱体后部背流面存在分离区，此时主流区的边界处在分离区的外缘，柱面上的压强分布不同于未分离时的压强分布，从分离点开始，柱体后部受到的流体压强大约等于分离处的压强，而不能恢复到理想流体绕圆柱体流动时应有的压强数值，从而产生对圆柱体的压差阻力。图9-1(b)所示是有边界层分离的圆柱面上的无因次压强分布，实验曲线见图6-12中的II 、III 曲线。 对于摩擦阻力，其形成过程比较清楚。实验表时，象机翼、船只和其它一些流线型物 D F

卡门涡街

2009年10月20日~ 10月23日 卡门涡街 一、实验原理 实验表明，粘性流体绕流圆柱时，由于脱体所形成的圆柱背后的漩涡有一定的释放规律，当雷诺数（Re ）达到一定值（40～80）时，在圆柱体后几乎是平行的两根直线上，产生一系列相隔固定间距的单涡。处于圆柱体同一侧的所有单涡以同一方向旋转，分于两侧的涡则旋转方向彼此相反。在圆柱体下游出现的这种整齐的反对称排列的涡对叫做卡门涡街。 对于圆柱体后涡旋的发射现象，卡门指出，大多数的排列情况都是不能抵抗微小扰动的，即是不稳定的，只有下图所示，当两排涡旋之间的距离h 与同列中相邻两涡旋之间的距离L 之比（h/L ）为0.2806时，才是稳定的。 图1 卡门涡街示意图 涡街在上述稳定的排列方式下，各个单涡以相向旋转形成，交错地从物体两边发射出来，其频率F （次/秒）与圆柱运动速度（或绕流速度）成正比，和圆柱直径成反比。以无量纲数S t 表示，称为斯托哈尔数，∞ =V fd S t ，它是雷诺数的函数，当250＜Re ＜2×105时，有如下的经验公式：??? ? ?-==∞Re 7.191198.0V fd S t 当103＜Re ＜105时，斯托哈尔数近似常数，可以取为0.2。 圆柱后发射的涡旋，除了绕流速度∞V 向下游流动外，还以一定速度u 流向圆柱体，因此涡旋向下游运动的绝对速度为u V -∞,计算得出

L h th L u π2Γ=,一般，u ＜V ∞,式中Γ是涡旋的环量。 图2 卡门涡街实际拍照 二、实验指导 本实验可用于观察在流体中，圆柱两侧绕流时，产生的卡门涡街现象。 三、实验步骤： 1. 在拖曳水槽中灌满水。 2. 在拖车上固定好实验用圆柱体。 3. 直流电源正极接在圆柱体露出水面的部位上，电源负极接在插于水中的铜板上。 4. 把拖车置于拖曳水槽的一端。 5. 待水完全静止后，开启直流稳压电源开关，调整电压和电流都为最大。 6. 开启力矩电机驱动器电源开关，调整行走方向开关正确后，旋转速度调节钮，观察卡门涡街现象。 四、实验报告 1.什么叫卡门涡街？ ⑴叙述圆柱绕流时产生卡门涡街的原理 ⑵能够产生稳定的卡门涡街时的条件是什么？ ⑶涡街在稳定的排列下，其频率与圆柱运动速度、与圆柱直径是什么关系？ ⑷这时的斯托哈尔数是什么？ ⑸当250

卡门涡街现象与利用

1881年5月11日是著名的美国工程力学家卡门（1881-1963）的诞生纪念日。卡门出生在匈牙利的布达佩斯。他对人类最大的贡献是开创了数学、力学在航空、航天和其它工程技术领域的应用，为近代力学的发展奠定了基础。1911年卡门对流动的流体在圆柱体后留下的两排周期性旋涡进行了深入的研究，在理论上对这种旋涡做出了精辟的分析。这就是著名的卡门旋涡。卡门创建了美国航空科学学院，并把这所学院建设成了当时流体力学的研究中心和培训基地。卡门支持他的学生对火箭推进技术进行研究并和马利纳第一次证明能够设计出稳定持久燃烧的固体火箭发动机。 A.卡门涡街现象：实际流体绕流圆柱(管)体时，边界层分离所形成的旋涡在背流面有一定释放(脱落)规律，当200~90Re =时，背流面旋涡不断的交替生成及脱离，并在尾涡区形成交替排列、旋转方向相反、有规则且较稳定的两行旋涡，以比来流小得多的速度运动，这种现象称为卡门涡街(冯·卡门首先实验测得)，又称卡门涡列。 ［注意］卡门涡街现象在5 102~60Re ?=都可以观察到，但有规则的卡门涡街在5000~60Re =范围内，而只有200~90Re =范围内观察到的卡门涡街现象才是较稳定的。 B.卡门涡街的利用及危害 a.利用：测量流体来流速度及流量。卡门涡街中旋涡脱落频率f 可表示为 d c St f ∞ = 式中St 称为斯特罗哈尔数，是个无量纲量。当5105.1~800Re ?=时，一般21.0=St 。 因此利用这一特点可以制成卡门涡街流量计，即测得脱落频率f 、圆柱外直径d 后，因为21.0=St 已知，则可以求得来流速度∞c ，进而获得流量。 b.危害：会产生振动及噪声，严重时产生共振及声振。 卡门涡街时旋涡交替产生并脱落，因此将产生交变力，从而被绕流柱体产生振动及噪声；当交变力频率与柱体材料的固有频率接近时，便会产生共振现象，使振动加剧；振动会使周围空气发出声响效应，若其频率与柱体材料的固有频率接近时，又会产生所谓的声振，使振动及噪声加剧。如风吹电线时发出的呜呜声就是卡门涡街的结果；管式空气预热器中，若空气绕流管束时出现卡门涡街现象，会使管子破坏等等。 涡街流量计是速度式流量计的一种，它以卡门涡街理论为基础，采用压电晶体检测流体通过管道内三角柱时所产生的旋涡频率，从而测量出流体的流量。涡街流量计广泛应用测量的介质有：蒸汽、气体、液体、油类等。

卡门涡街现象分析

卡门涡街现象分析 1881 年5 月11 日是著名的美国工程力学家卡门（1881-1963 ）的诞生纪念日。卡门出生在匈牙利的布达佩斯。他对人类最大的贡献是开创了数学、力学在航空、航天和其它工程技术领域的应用，为近代力学的发展奠定了基础。1911 年卡门对流动的流体在圆柱体后留下的两排周期性旋涡进行了深入的研究，在理论上对这种旋涡做出了精辟的分析。这就是著名的卡门旋涡。卡门创建了美国航空科学学院，并把这所学院建设成了当时流体力学的研究中心和培训基地。卡门支持他的学生对火箭推进技术进行研究并和马利纳第一次证明能够设计出稳定持久燃烧的固体火箭发动机。 一. 卡门涡街现象 实际流体绕流圆柱（管）体时，边界层分离所形成的旋涡在背流面有一定释放（脱落）规律，当Re90~200 时，背流面旋涡不断的交替生成及脱离，并在尾涡区形成交替排列、旋转方向相反、有规则且较稳定的两行旋涡，以比来流小得多的速度运动，这种现象称为卡门涡街（冯?卡门首先实验测得），又称卡门涡列。 ［注意］卡门涡街现象在Re60~210 都可以观察到，但有规则的卡门涡街在Re60~5000 范围内，而只有Re90~200 范围内观察到的卡门涡街现象才是较稳定的。 二. 卡门涡街的利用及危害 a. 利用：测量流体来流速度及流量。卡门涡街中旋涡脱落频率f可表示为5 d 5 式中St 称为斯特罗哈尔数，是个无量纲量。当Re800~1.510 时，一般St0.21 。 因此利用这一特点可以制成卡门涡街流量计，即测得脱落频率f、圆柱外直径d后， 因为fStSt0.21已知，则可以求得来流速度c,进而获得流量。 b. 危害：会产生振动及噪声，严重时产生共振及声振。 卡门涡街时旋涡交替产生并脱落，因此将产生交变力，从而被绕流柱体产生振动及噪声；当交变力频率与柱体材料的固有频率接近时，便会产生共振现象，使振动加剧；振动

卡门涡街可以解释许多现象

卡门涡街可以解释许多现象。在冯·卡门论文发表后，英国物理学家约翰·威廉斯特拉斯·瑞利勋爵最先应用卡门涡街理论，他在1915年发表一篇论文，用卡门涡街的交替旋涡解释风弦琴发声的原理。风弦琴在十八世纪欧洲流行，在木制共鸣箱上安装几条琴弦，风吹琴弦，产生卡门涡街，卡门涡街频率和琴弦的固有频率发生共振而发声。中国古代在风筝上安装竹片，风吹发声如筝[5]，也是卡门涡街原理造成的。其他例子包括风吹电线发声等等。1937年德国物理学家古切（F. Gutsche），用卡门涡街解释为什么船舶的螺旋桨在水中发出的声音。一位法国潜水艇水兵告诉冯·卡门，当他那艘潜艇的航速超过7节时，潜望镜的旋涡和潜望镜的固有频率发生共振，因此潜望镜完全不能使用[6]。1950年英国物理学家卡尔文·冈维尔（Calvin Gongwer）用卡门涡街解释为什么船舶的水翼，以及潜水艇的螺旋桨会发出高频率的声音；当时美国一首核潜艇的螺旋桨就有这个毛病，在水下潜行时容易被敌方的声纳探测出来。他和老师冯·卡门一道研究出改进美国核潜艇的螺旋桨的方法，解决了这个问题。 卡门涡街交替脱落时会产生振动，并发出声响效应，这种声响是由于卡门涡街周期性脱落时引起的流体中的压强脉动所造成的声波，如日常生活中所听到的风吹电线的风鸣声就是涡街脱落引起的。 卡门涡街不仅在圆柱后出现，也可在其他形状的物体后形成，例如在高层楼厦、电视发射塔、烟囱等建筑物后形成。这些建筑物受风作用而引起的振动，往往与卡门涡街有关。因此，现在进行高层建筑物设计时都要进行计算和风洞模型实验，以保证不会因卡门涡街造成建筑物的破坏。据了解，北京、天津的电视发射塔，上海的东方明珠电视塔在建造前，都曾在北京大学力学与工程科学系的风洞中做过模型实验。 20世纪60年代，我国曾在北京郊区建造了一座高达325米的气象塔，以研究北京地区的大气污染情况。该塔用15根纤绳固定在地面上，是当时亚洲最高的气象塔。但在竣工不久便出现了奇怪的现象：在天气晴朗、微风吹拂时，高塔发生振动，伴之有巨大轰鸣声，使附近居民感到担心；而在刮风下雨的恶劣天气，反倒无事。经过科研人员的详细测量和分析，终于弄清了这一现象的原因，是在那样的风速下，气流在塔的纤绳这一柱体上发放涡旋，形成了卡门涡街，其频率又与纤绳的自振频率相耦合而发出了轰鸣声。