看雲的季節,你應該知道馮卡門旋渦
知識
11-03
看雲看出點兒門道。
流動的水遇到一塊石頭,會受到影響,它會在石頭的後面發生旋渦,石頭阻礙了水的流動。同樣道理,當人在水裡游泳的時候,會感覺到水有阻力,當人在陸地行走的時候,會感覺到空氣也有阻力。
水是流體,空氣也是流體,海洋和大氣也是流體,流體在遇到障礙物的時候會發生什麼,我們僅僅知道它們會被阻擋住,更精細的變化難以知道,對於流體在海洋和大氣中大規模的運動變化,我們更難以知道。
馮卡門旋渦
幸好有了人造衛星,從太空觀察大氣和風力變化,讓我們更加清晰地認識到這種現象,在這個過程中,會出現馮卡門旋渦。馮卡門旋渦是一排交替旋轉方向的氣流漩渦。
在流體中,如果有一個什麼東西當作是阻流體,擋住了流體前進,那麼在流體的下游兩側會產生兩道旋渦,它們是非對稱排列的旋渦,這兩排旋渦相互交錯排列,各個旋渦和對面兩個旋渦的中間點對齊,排列起來就像是大街那樣,所以也被稱為馮卡門渦街。空中的衛星可以很容易觀測到馮卡門旋渦,觀察馮卡門旋渦可以發現,它們形成的圖案多種多樣,這是大自然的藝術品。
美國國家航空和航天噴氣實驗室的馮卡門發現了這一現象,他是研究流體力學的專家,是他最早在研究水流經過一根圓柱的時候,發現了這一現象。流體的黏稠程度,流體的流動速度以及阻礙物的光滑程度都會影響馮卡門旋渦。
馮卡門漩渦有一些很重要的應用,如水流過橋墩,風吹過高塔、煙囪、電線等都會形成馮卡門旋渦,只是我們無法發現,但是在涉及這些建築物的時候,需要考慮,尤其是建造飛行器的時候,要精細地測算這些因素。
作者:天樞
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