涡旋因风起,可以撼高楼
2021-01-16朱会鑫
知识窗 2021年12期
朱会鑫

高楼大厦在风中摇摆,这已是见怪不怪的事情了,可你知道吗?那能够撼动高楼大厦的风其实并不需要多大。据报道,前不久让深圳赛格大厦摇晃不已的风就没有超过5级。也许你会疑问:没有超过5级的风连行人都吹不动,怎么可能撼动那用钢筋混凝土浇筑的高楼大厦呢?
科研人员在研究中发现,风要晃动高楼并不需要有多强劲,只要形成一种特殊涡旋效应——涡旋脱落,就足以使大楼为之颤抖。
说起涡旋,大家并不陌生,而看到涡旋脱落这一现象的概率就要小得多。涡旋脱落产生的是一连串涡旋,这些涡旋呈周期性规律排列的现象被称为卡门涡街。
形成卡门涡街的原因是什么呢?简而言之,是由于流体遇到障碍物。在生活中,流体遇到障碍物是每时每刻都在发生的事情,如果你仔细观察,就會发现溪流中有棱角的石头,有时在水流过去后会有些轻微的抖动,而表面呈流线型的滑石则不会抖动。空气遇到障碍物也是如此。当流体(气流或水流)遇到障碍物时,它们没法从中间穿过去,就会挨着物体两侧绕开,流线型物体更易于让流体顺滑地“溜”过去,不激起波澜。所以,机翼、车头、船身大多采用流线型外形结构。但更常见的是,障碍物会被看似柔而无骨的流体所扰动。当绕行流体的惯性力与黏滞力比值(雷诺数)恰好满足一定关系(通常大于90)时,就会在物体下游两侧“脱落”出两列涡旋,而且是一侧顺时针、另一侧逆时针地交替出现。……
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