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卡门涡街频率计算公式

  • 妇科
  • 2025-05-22
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在流体动力学中,涡街频率的计算公式是一个重要的关系式,它描述了流体绕过一个钝体(如圆柱体)时产生的涡旋脱落的频率。公式如下:

f=St×U/D

在这个公式中:

f 代表涡街频率,单位是赫兹(Hz)。

St 是斯特劳哈尔数,一个无量纲常数,其取值通常介于0.17至0.22之间,具体数值依赖于雷诺数。

U 是来流速度,即流体流过钝体的速度,单位是米每秒(m/s)。

D 是钝体的特征尺寸,例如圆柱体的直径,单位是米(m)。

关于斯特劳哈尔数的取值,需要注意以下几点:

在雷诺数Re(250

这个公式的物理意义非常深刻。它表明涡街频率与流速成正比,与钝体尺寸成反比。这反映了流体绕钝体流动时,周期性涡旋脱落的稳定性规律。这个公式在多个领域都有广泛的应用,如涡街流量计、桥梁抗风设计以及流体机械的振动预测。

考虑雷诺数的影响,频率公式可以修正为:f=0.198×U/D×(1−19.7/Re),其中Re=U×D/ν(ν为流体运动黏度)。这一扩展表达式为我们提供了更为精确的涡街频率计算方式。

通过一个应用示例可以更好地理解这个公式。假设圆柱直径为0.1米,流速为5米每秒,取St=0.2,我们可以计算出涡街频率为:f=0.2×5/0.1=10Hz。这意味着每秒会产生10次的涡旋脱落。

这一公式对于工程师、科研人员以及任何对流体动力学感兴趣的人来说都是非常重要的。它帮助我们预测和理解流体在特定条件下的行为,从而为我们提供设计优化、风险预测等重要的参考依据。

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