风没多大,楼却晃得厉害,可能是这种好看的物理现象在作怪(4)

2023-07-07 来源:飞速影视
云团流过山体时形成的卡门涡街 | 图源:Wikipedia
你还可以在船只的尾迹中发现卡门涡街:

风没多大,楼却晃得厉害,可能是这种好看的物理现象在作怪


图源:Lam, K. M., & Wei, C. T. (2010)
卡门涡街虽好看,但也容易惹祸。
当这一系列涡旋从障碍物两侧交替经过时,其两侧的瞬时压力交替改变,大气就会将物体往压力小的一侧来回推。这就好比一大群人蜂拥而至,而你却还站在原地,只能任两侧人潮对你推推搡搡。
光出现卡门涡街还不是破坏力最强的,最怕卡门涡街的频率刚好和障碍物的固有频率一致,发生涡激共振。
每个物体都有自己的固有频率,比如拨动粗细不同的吉他弦,它们的振动频率不一样,这也决定了每根弦的音高不同。
卡门涡街的频率和流体速度,以及障碍物的迎面宽度有关。流体速度越大、物体迎面宽度越小,卡门涡街频率越大。而建筑物的结构复杂,不同部位的固有频率不同。当卡门涡街的频率刚好与某一固有频率合拍时,就会发生共振,加剧涡街带来的振动。

风没多大,楼却晃得厉害,可能是这种好看的物理现象在作怪


物体随涡旋振动模拟图 | 图源:Wikipedia
卡门涡街引发的振动在烟囱、冷却塔、塔楼、管道等高挑的圆柱形物体附近更明显。当它与物体发生共振时可以产生相当大的破坏力。
1965年,英国费里布里奇发电站100多米高的冷却塔接连倒塌,正是因为卡门涡街引发共振。

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