唤醒频率计算器

涡激频率计算

涡激频率是流体动力学和结构工程中的一个关键参数，通常与圆柱形结构周围的涡旋脱落有关。当涡激频率与结构的固有频率匹配时，会导致共振并可能导致结构破坏，因此必须对其进行监测。

计算公式

基于斯特劳哈尔数 (St)、流速 (v) 和圆柱直径 (D) 计算涡激频率的公式为：

\[ \text{涡激频率} = \frac{St \times v}{D} \]

其中：

• \(St\) 为斯特劳哈尔数（无量纲），对于圆柱形物体通常在 0.2-0.3 之间。
• \(v\) 为以米每秒 (m/s) 为单位的流速。
• \(D\) 为以米为单位的圆柱直径。

示例计算

对于直径为 0.5 m、流速为 10 m/s、斯特劳哈尔数为 0.21 的圆柱体，涡激频率为：

\[ \text{涡激频率} = \frac{0.21 \times 10}{0.5} = 4.2 \, \text{Hz} \]

这表示在流动中从圆柱体脱落的涡旋的频率。

重要性和应用场景

了解涡激频率对于设计暴露于空气或水等流体中的烟囱、桥梁或海上平台等结构至关重要。由涡旋脱落引起的共振产生的过度振动会导致疲劳和破坏，这就是为什么工程师在设计过程中监测涡激频率的原因。

常问问题

1. 什么是斯特劳哈尔数？

   • 斯特劳哈尔数是一个无量纲数，描述振荡流动机制，通常用于计算涡激频率。

2. 为什么涡激频率在工程中很重要？

   • 如果涡激频率与结构的固有频率一致，则会导致共振，从而产生振动，这些振动可能会随着时间的推移损坏结构。

3. 如何降低涡激频率？

   • 调整结构的几何形状、提高其刚性或控制流动条件（例如，通过添加翅片或挡板）可以帮助降低涡激频率。

此计算器为工程师提供了一个重要的工具，使他们能够轻松确定涡激频率并确保结构安全，防止涡激振动。