1.1.1 漩涡脱落

漩涡发放机理如图1-1所示，当流体横掠钝体前缘时，流体受到阻滞而使得压力增加，增高的压力围绕着圆柱体表面边界层从两侧向下游发展。当雷诺数较低时，压力不足以使边界层扩展到圆柱体背后，而是在圆柱体断面宽度最大点C附近产生分离，分离点即为沿柱体表面速度由正到负的转折点或者速度零点。在分离点的后方，流体沿柱体表面将发生回流。边界层在分离点脱离柱体表面，并形成向下游延展的自由剪切层，两侧剪切层之间即为图中的A区域，称为尾流区。在剪切层范围内，由于接近自由流区外侧部分，流速大于内侧部分，使得流体发生旋转，并分散成若干漩涡的趋势，柱体后面形成的漩涡系列称为“涡街”[1]。

图1-1 漩涡发放机理[1]

漩涡在尾流区的形状受雷诺数的影响很大，漩涡脱落与Re的关系见表1-1。当Re≤5时，流体紧贴圆柱流动而没有分离；当（5～15）＜Re≤40时，流体绕流圆柱后在圆柱后面形成一对位置固定的漩涡；随着流速的进一步增加，当40＜Re≤150时，漩涡被拉长，并交替地脱离圆柱体，形成一个周期性的尾流和交替错开排列的涡街，此时涡街为层状；当150＜Re≤300时，涡街脱落形成过渡阶段；当300＜Re≤3×105时，涡街充分发展为湍流，圆柱尾部发放周期性交替泄放的湍流漩涡，并且湍流可延续至50D以外，称为次临界阶段；当3×105＜Re≤3.5×106时，称为过渡阶段，此时圆柱边界层的分离点后移，漩涡泄放不具有周期性（宽带发放频率），曳力显著降低；当3.5×106＜Re时，称为超临界阶段，重新建立起比较规律的周期性发放的湍流漩涡涡街[2]。

表1-1 漩涡脱落与Re的关系[2]