卡曼涡街

Karman vortex street

流体横向流过圆柱体时，在圆柱体背面的两侧交替产生旋涡，且在脱离后形成旋涡尾流的现象(图4—8)。又称“卡曼旋涡”。产生旋涡的原因是流体受阻后动能和压能相互转换，且压强沿圆柱体周向及边界层的厚度方向发生变化，边界层外部流体的较大压强作用迫使边界层内部压强较小的质点向相反方向流动，从而使边界层增厚，形成旋涡，然后从圆柱体表面脱离，旋涡随着流速增大被拉长后消失。当一侧旋涡长大脱离时，另一侧的旋涡正在形成并长大，这样交替形成两行旋涡尾流，形似“涡街”。卡曼涡街的旋涡以一定的频率产生、脱离和逸散，圆柱体两侧的压强也以相同的频率发生周期性变化，当旋涡脱落频率等于圆柱体某一振型的自振频率时，圆柱体就会发生激烈的振动，此现象属于一种诱导振动。根据实验，旋涡脱落频率与圆柱体外径及流体速度有关。塔设备受到风载荷作用以及管壳式换热器壳程中流体的横向流动，在符合以上条件时也会出现周期性的旋涡并诱发振动，严重时会导致设备失效和破坏。

图4—8 卡曼涡街示意图