什么是卡门涡街现象：卡门涡街是流体力学中重要的现象

卡门涡街是流体力学中重要的现象，在自然界中常可遇到，在一定条件下的定常来流绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡，经过非线性作用后，形成卡门涡街。如水流过桥墩，风吹过高塔、烟囱、电线等都会形成卡门涡街。

冯·卡门美籍匈牙利力学家，近代力学的奠基人之一

冯·卡门曾经在德国哥廷根大学任助教的时候，监督学生做了一个很简单的试验：一个流水槽里面放了一个圆柱体，然后让流动的水流流过这个圆柱体。试验很假单，但是做试验的时候发现了很大的问题：水流流过圆柱体的时候，圆柱体居然不安分地振动了起来。

冯·卡门认为是水的流动让圆柱体振动了起来

冯·卡门发现，水流在经过圆柱体的时候，如果速度足够快，就会导致圆柱后水流的流动方向不再是垂直向后，而是会神奇地“摆动”起来，一边带动圆柱体振动，一边在圆柱体后面留下来一个个的漩涡。

声响效应

卡门涡街交替脱落时会产生振动，并发出声响效应，这种声响是由于卡门涡街周期性脱落时引起的流体中的压强脉动所造成的声波，如日常生活中所听到的风吹电线的风鸣声就是涡街脱落引起的。

引发共振

如果涡街的交替脱落频率与物体的声学驻波频率相重合，还会出现共振。工业上的预热器、锅炉等多由圆管组成，流体绕流圆管时，卡门涡街的交替脱落会引起预热器箱中气柱的振动，如果涡街的交替脱落频率与物体的声学驻波频率相重合，就会引发声学共振，使管箱激烈振动，严重时，预热器管箱振鼓错开，甚至破裂。如果改变管箱和气体的固有频率，使之与卡门涡街的脱落频率错开，避免发生共振，则可防止设备的破坏。

20世纪40年代，美国塔科玛峡谷桥风毁事故的惨痛教训，使人们认识到卡门涡街对建筑安全上的重要作用。

1940年，美国华盛顿州的塔科玛峡谷上花费640万美元，建造了一座主跨度853.4米的悬索桥。建成4个月后，于同年11月7日碰到了一场风速为19米/秒的风。虽风不算大，但桥却发生了剧烈的扭曲振动，且振幅越来越大(接近9米)，直到桥面倾斜到45度左右，使吊杆逐根拉断导致桥面钢梁折断而塌毁，坠落到峡谷之中。

11月7日上午技术人员在7：30测得风速38英里/小时，两小时后达到42英里/小时，大桥出现的波浪形起伏竟达1米多。

疯狂的扭动使得路面一侧翘起达8.5米，倾斜达到45度。

最终，承受着大桥重量的吊索接连断裂，失去了拉力的桥面就像一条发怒的蟒蛇在空中奋力挣扎。建成通车仅四个月后，120多米的大桥主体轰然坠入塔科马海峡，激起了一大片烟尘。

经过风洞内的模型测试后，卡门断定这场灾难源于一种现象——卡门涡街。

2019年1月21日，韩国济州岛以南海域和日本九州岛南部海域的冷流云中形成了卡门涡街。风云四号气象卫星监测到整个过程。

FY-4A静止气象卫星监测卡门涡街(2019年1月21日9:00-14:30北京时)

气象卫星监测下的卡门涡街现象

“冯卡门漩涡”(Von Karman vortices)，通常称为卡门涡街，是流体力学中重要的现象，在自然界中常可遇到，在一定条件下的定常来流绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡，由于非线性作用，形成“冯卡门漩涡”。如水流过桥墩，风吹过高塔、烟囱、电线等都会形成。“冯卡门漩涡”有一些很重要的应用，在建筑、桥梁、飞机制造设计以及船舶领域均有重要应用。

该现象是流体力学中重要的现象，为纪念流体动力学家西奥多·冯·卡门而得名。在流体中安置阻流体，在特定条件下会出现不稳定的边界层分离，阻流体下游的两侧会产生两道非对称排列的旋涡，这两排旋涡相互交错排列，各个旋涡和对面两个旋涡的中间点对齐，就像街道两边的街灯一样。

“冯卡门漩涡”是一排交替旋转方向的气流漩涡，它形成于当风流或海洋气流被扰乱时，尤其是受阻于岛屿或多个岛屿。下图是2019年1月21日，韩国济州岛以南海域和日本九州岛南部海域的冷流云中形成了卡门涡街。风云四号气象卫星监测到整个过程。

FY-4A静止气象卫星监测卡门涡街(2019年1月21日9:00-14:30北京时)。

在韩国济州岛，过去就已经频发过这个美丽的艺术云绘了。这些云看上去就像被打了孔一样，实际上它们是很自然的被风巧妙地吹出漩涡的形状。

FY-4A静止气象卫星监测卡门涡街(2017年10月30日10:00北京时)。

在世界各地的海面上也经常上演着绝妙的浮云图绘，比如盘旋在墨西哥西海岸瓜达卢普岛上空的卡门漩涡云。在下图的风云三号D星监测影像中，这些漩涡的出现是因为瓜达卢普岛的山峰扰乱了风吹的云层。

FY-3D极轨气象卫星监测图像(2018年6月9日)。

在非洲西北部的佛得角群岛，风云三号D星也捕捉到了同样的大自然的鬼斧神工。

FY-3D极轨气象卫星监测图像(2018年10月13日)。