流体力学
湍流与卡门涡街
观察圆柱后方交替涡街形成的条件。改变流速 U、直径 D 和脱落频率 f，读取示例雷诺数并检验斯特劳哈尔数 。
器材
- 绘制圆柱及下游两列交错异号涡旋的画布（拖动旋转视角）
- “流速 U”滑块（1–12 m/s）
- “直径 D”滑块（20–100 cm）和“涡脱落频率 f”滑块（1–10 Hz）
- 画布下方读数行“Re ≈ … ; St = fD/U = …”
实验步骤
读取 Re 随 U、D 的变化
保持“直径 D”为默认值，将“流速 U”从 1 逐步调到 12 m/s，记录每档读数行中的“Re ≈ …”。然后固定 U，增大 D，观察 Re 如何变化。由读数检验线性关系 。
检验斯特劳哈尔数
设置几组 (U, D, f)，例如 U = 5 m/s、D = 50 cm、f = 2 Hz。自行计算 并与读数“St = fD/U = …”对照；处于脱涡状态的圆柱其实验值通常约为 St ≈ 0.2。改变 f，观察 St 如何线性变化。
观察涡列与横向振荡力
将 f 调高，观察两列异号涡旋在画布上交错向下游漂移；拖动画布旋转视角。交替脱涡产生非对称压强，使圆柱受到频率为 f 的横向振荡力——这正是烟囱、输电线在风中振动的机理。旋转视角看清两列的交错位置。
根据雷诺数预测流态
用较小的 U 和 D 将 Re 降低，再逐渐增大。真实圆柱在 Re ≈ 47–190 附近出现规则涡街，Re 大得多时尾流转为湍流。记录模拟中尾流形态变化最明显的 Re，并与经典值比较。
模拟
实验历史
1878年，文森特·斯特劳哈尔测量了气流中细丝发出的声音频率，发现频率与风速成正比、与丝径成反比——比值 fD/U 后来称为斯特劳哈尔数。1908年，亨利·贝纳尔在水槽实验中拍摄了圆柱后方交错排列的涡旋。
1911–1912年，西奥多·冯·卡门分析了涡列的稳定性，证明只有异号涡旋交错排列的构型才是稳定的，并给出了涡间距公式，因此该构型以他的名字命名。更早的1883年，奥斯本·雷诺利用管内染液流线实验区分层流与湍流，引入 Re = ρUD/μ；本模拟正是用这个无量纲数来划分尾流状态。