El principio y la aplicación de Karman vortex street
En una calle de vórtice Karman, cuando un objeto (como un cilindro o una esfera) es impactado por un fluido, el fluido se separará en dos corrientes y formará vórtices a ambos lados del objeto.
1. Principio:
1. Separación de fluidos: Cuando el fluido fluye a través de un objeto, el fluido está sujeto a la fuerza sobre la superficie del objeto y se produce la separación. En una calle de vórtice Karman, el fluido se separa en dos corrientes en las superficies delantera y trasera del objeto.
2. Formación de vórtices: Los dos fluidos separados formarán vórtices a ambos lados del objeto. Estos vórtices son causados por la redistribución del impulso y la energía en el fluido. Por encima del objeto, el fluido se ve afectado por una presión más baja y aumenta su velocidad, formando un vórtice en el sentido de las agujas del reloj. Debajo del objeto, el fluido se ve afectado por una presión más alta y su velocidad disminuye, formando un vórtice en sentido antihorario.
3. Derrame e interacción: a medida que pasa el tiempo, el vórtice se derramará en dirección aguas abajo e interactuará con el fluido posterior. Este proceso se repite periódicamente, formando una serie de estructuras de vórtices.
4. El flujo de aire está perturbado: en la calle del vórtice Karman, el vórtice desprendido perturbará el fluido posterior. Estas perturbaciones pueden tener efectos en el flujo de aire, incluido el aumento de la turbulencia y el cambio en la distribución de la presión.
5. Pérdida de energía cinética y reducción de la resistencia: debido a la formación y el desprendimiento de vórtices en la calle del vórtice Karman, la energía cinética del fluido se perderá en cierta medida. Esto provoca una menor resistencia al fluido que pasa a través del objeto, reduciendo así la resistencia.
2. Aplicación:
1. Investigación en mecánica de fluidos: la calle Karman vortex es uno de los fenómenos más importantes en la investigación en mecánica de fluidos. Puede ayudar a los científicos a comprender mejor el movimiento de los fluidos y los problemas de la mecánica de los fluidos, como la formación de vórtices, los fenómenos de turbulencia, etc.
2. Convección forzada: El vórtice Karman se puede utilizar para producir convección forzada, que se puede utilizar en sistemas de calefacción y refrigeración de aire. Por ejemplo, en algunos intercambiadores de calor de tubos y tubos, al controlar el caudal y el caudal, se puede generar un vórtice Karman para mejorar la eficiencia de la transferencia de calor.
3. Reducción de resistencia: los objetos que se mueven en un fluido se ven afectados por la resistencia de la calle Karman vortex que puede reducir la resistencia del objeto. Por ejemplo, cuando un cilindro se mueve en agua, una calle de vórtice Karman puede reducir la resistencia del cilindro, reduciendo así el consumo de energía.