包括涡激振动
高原风力发电风轮叶片的涡激振动与失效分析
高原风力发电风轮叶片的涡激振动与失效分
析
随着可再生能源的需求不断增加，风能作为其中重要的组成部分得到了广泛关注。而高原地区由于地理环境的特殊性，其风力资源相比平原地区更为丰富。因此，高原地区的风力发电项目越来越多。在高原风力发电中，风轮叶片作为风转动力的接受者和转化器，其性能和可靠性直接影响风力发电系统的整体效率和运行稳定性。然而，高原地区的特殊地理和气候条件，使得风轮叶片面临着一系列挑战，其中之一就是涡激振动和失效问题。
首先，我们需要了解涡激振动是什么以及为什么会在高原地区特别显著。涡激
振动是指当风经过叶片表面时，会形成一系列旋转的涡流，这种涡流会对叶片表面施加周期性的压力和拉力，从而引起叶片的振动。而高原地区的气候条件，如气温低、大气稀薄等，会导致风速较高，气流较不稳定。这些因素使得涡激振动在高原地区的风力发电系统中更加显著。
接下来，我们将进行高原风力发电风轮叶片的涡激振动分析。在分析之前，我
们需要收集相关的数据和样品以进行实验和测试。通过检测风轮叶片在高原地区典型工况下的振动情况，我们可以获得叶片的自然频率、振型特征以及响应幅值等数据。同时，我们还需对叶片材料进行力学性能测试，以了解叶片的强度和刚度等参数。
在实际应用中，我们可以利用计算机模拟的方法，对高原风力发电风轮叶片进
行涡激振动分析。通过建立数学模型，运用数值计算方法，我们可以得到叶片受到涡激振动的具体响应情况。在分析时，我们需考虑叶片结构的复杂性和非线性特征，同时还需考虑高原地区的环境因素，如风速、大气条件等。通过模拟分析，可以评估叶片的疲劳寿命、振动稳定性和失效风险等指标。
涡激振动、驰振条件
涡激振动、驰振条件
涡激振动和驰振是流体力学中的两种流动不稳定现象，它们都可能导致结构破坏和设备失效。
涡激振动通常发生在流体通过结构物边缘或障碍物时，流体在边缘或障碍物周围形成涡，这些涡产生周期性的压力脉动，使结构物发生振动。涡激振动的发生与流体的速度、密度、黏度、结构物形状和流动条件等因素有关。
驰振是指结构物在自然频率附近受到外力激励时发生的振动。当外力频率与结构物固有频率相同或接近时，结构物的振幅会不断增大，最终导致结构破坏。驰振的发生与外力频率、振幅、结构物质量、刚度和阻尼等因素有关。
为避免涡激振动和驰振的发生，需要对流体力学和结构力学进行详细的分析和计算，确定流动条件和结构参数的合理范围，以保证设备的安全稳定运行。
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涡激振动的力学原理
涡激振动的力学原理
涡激振动是指在流体中发生的一种特殊的振动现象，它的产生是由于流体中涡旋的运动引起的。涡激振动在工程领域中经常出现，对结构和设备的振动响应、疲劳寿命和安全性能等产生重要影响。因此，深入理解涡激振动的力学原理对于工程设计和结构疲劳分析具有重要的意义。
涡激振动的力学原理可以从流体动力学的角度进行解释和理解。在流体中，涡旋是流体的高速旋转区域，其附近压力较低，速度较高。涡旋的大小和形状取决于流体流动的速度、粘度和直径等因素。
在流体中存在涡旋时，流体会在涡旋周围产生压力和摩擦力。当涡旋的大小和形状发生变化时，压力和摩擦力的作用会导致结构和设备发生振动。涡激振动的产生原因主要有两方面：一是涡旋大小和形状的变化引起的压力和摩擦力的变化；二是涡旋与结构或设备之间的相互作用。
首先，涡旋大小和形状的变化会引起压力和摩擦力的变化。涡旋的变化可以通过两种方式进行，即由于流体速度的变化或由于流体粘度和直径的变化。当流体速度增大或减小时，涡旋的大小和形状也会相应变化。在涡旋附近，流体速度的变化会引起压力和摩擦力的变化，从而导致结构和设备发生振动。
其次，涡旋与结构或设备之间的相互作用也会引起振动。当涡旋与结构或设备相互作用时，会产生压力和摩擦力，从而使结构或设备发生振动。涡激振动的产生
与涡旋的频率、幅值和方向等相关，而这些因素又与流体速度、涡旋的大小和形状等因素密切相关。
涡激振动的发生在许多工程实践中都有所体现，例如，在桥梁、建筑物和石油平台的设计中，涡激振动会导致结构的疲劳破坏和振动响应增加，从而影响结构的安全性能和使用寿命。因此，在工程设计和结构疲劳分析中，需要考虑涡激振动的力学原理，以减小涡激振动对结构和设备的影响。
风电机组塔筒吊装时怎样抑制涡激振动
风电机组塔筒吊装时怎样抑制涡激振动
在风电场，风力发电机组吊装时有一个规定，顶段塔筒吊装完后，
当天必需吊装完机舱，缘由是什么呢？下面我给大家简洁分析一下。
从流体的角度来分析，任何非流线型物体，在恒定流速下，
都会在物体两侧交替地产生脱离结构物表面的旋涡。这种交替发放
的旋涡又会在柱体上生成顺流向及横流向周期性变化的脉动压力。
假如此时柱体是弹性支撑的，或者柔性管体允许发生弹性变形，那
么脉动流体力将引发柱体（管体）的周期性振动，这种规律性的柱
振动反过来又会转变其尾流的旋涡发放形态。这种流体与结构物相
互作用的问题被称作"涡激振动'。
假如塔筒的自振频率与漩涡的发放频率相接近，就会使塔筒
发生共振破坏，因此这种涡激振动是极其有害的，需实行措施阻挡
它的发生。在我们风电行业内一般有五种方法来抑制涡激振动。
一、塔筒上安装扰流条可抑制涡激振动
其原理也比较简洁，该方案主要是通过加施在塔筒上的扰流
条打乱来风的轨迹，使其不能形成频率稳定的漩涡。扰流条大多由
塑料泡沫制作的三角柱串联而成，三根扰流条等距缠绕在塔筒上段，底部由细绳牵引至地固定。
二、阻尼器法抑制涡激振动
从涡激振动的特点看，集中质量式摆锤方案既便利又有效：
作为调谐质量块，摆锤利用反方向惯性力可显着抑制塔筒振动的响
应幅值。需要说明的是，摆锤的质量和摆长取决于塔筒本身的质量
和刚度，那么不恰当的设计不仅不能达到减振效果，而且可能会恶
化振动状况。
三、缆风绳抑制涡激振动
简洁说，该方案通过缆风绳施加外力，破坏塔筒两侧的气动
受力状况，并限制塔筒初始晃动的位移幅度，从而无法产生刚体自
涡激振动
风的振动
按响应的性质来看
抖振 涡激振动 自激振动
驰振 颤振
李白今天心情不爽，掏出随身携带 的管制刀具砍水，砍完之后还是不 爽，把刀往水里一插，开始思考人 生。 然后机智的李白发现，刀插进水里， 水流不仅没有放缓，反而更加湍急 了，于是他写下了“抽刀断水水更 流”。
这是一个钝体绕流问题。如上图，在边缘（刀刃）处水拐 不了那么大弯继续向前，并且由于受到压缩速度变快了， 这就与钝体下游原本的流场形成了剪切层（shear layer）。 剪切层是不稳定的，当惯性力远大于粘性力/表面张力/地 球引力时，剪切层即崩坏形成漩涡。这样的作用下，水流 显得更加湍急闹心了。如果流速够快，或者李白大侠内力 够强御剑划水的话，或许还能够看到涡街（vortex street） 现象。
研究方法
半经验方法 半经验公式主要有尾流阵子，单自由度模型，流 体力组分模型。
研究方法
流固耦合数值计算软件
Ansys+CFX
Fluent+Abaqus Adina
通过以上方法进行研究，我们基 本就可以做到“最摇摆”了 O(∩_∩)O~~
COMSOL Multiphysics(FEMLAB)
我们熟知的风力发电机是这样：
如此无齿之风电机你见过吗？这是西班 牙一家叫作Vortex Bladeless的公司，设 计风力发电机这些棒棒是如何发电的呢？ 高大粗壮、木秀于林的钝体迎风招展， 但其表面却并没有防止涡街形成的肋片， 因为它要的就是涡激振动。
输电塔典型节点钢管杆件涡激振动研究的开题报告
输电塔典型节点钢管杆件涡激振动研究的开题报告
题目：输电塔典型节点钢管杆件涡激振动研究
一、选题背景
输电塔是电力系统中重要的基础设施，其作用是承担输电线路传输电能的负荷和外界环境的荷载，保证输电线路工作的平稳可靠。然而，输电塔在长期使用过程中容易出现钢管杆件的涡激振动现象，严重威胁输电线路的安全性和稳定性。
针对输电塔典型节点钢管杆件涡激振动问题，本文旨在进行深入探讨和研究。
二、研究目的
本文旨在通过对输电塔典型节点钢管杆件涡激振动机理、实验方法和计算分析等方面进行研究，分析其产生原因、危害以及解决方案，为输电塔的设计、制造、安装和维护提供理论基础和技术支持。
三、研究内容
1. 输电塔典型节点钢管杆件涡激振动机理研究；
2. 输电塔典型节点钢管杆件涡激振动实验方法研究；
3. 输电塔典型节点钢管杆件涡激振动计算分析研究；
4. 输电塔典型节点钢管杆件涡激振动解决方案研究。
四、研究方法
1. 文献资料法：收集和整理国内外相关文献，比较分析现有研究成果，了解输电塔典型节点钢管杆件涡激振动的发展历程和现状。
2. 实验方法论：选取合适的试验对象和试验方法，开展输电塔典型节点钢管杆件涡激振动的室内或室外实验，获取丰富的实验数据，为后续研究提供数据支持。
3. 计算机模拟法：在ANSYS等相关FEA分析软件上建立仿真模型，对输电塔典型节点钢管杆件的结构和应力分析进行数值模拟。
4. 分析方法论：采用MATLAB等数学分析软件，对输电塔典型节点钢管杆件涡激振动的相关因素进行分析和总结，并提出解决方案。
五、研究意义
1. 为打造安全可靠的输电塔提供技术支持和理论指导；
涡激振动产生的原因
涡激振动产生的原因
涡激振动是机械系统中一种常见的不稳定振动现象，其主要表现为气
体或液体流动中的旋涡结构在流场中传播并引发结构振动的现象。涡激振
动的产生原因可以归结为以下几个方面：
1.流体动力学不稳定性：在流体通过一些几何形状结构时，由于流体
速度和压力的变化，会在后方形成旋涡。在一些特定条件下，这些旋涡的
频率与结构的固有频率相近，从而引发结构自身的振动。这种不稳定性主
要与流体的速度分布、流体密度、黏度等因素有关。
2.速度梯度：速度梯度是流体中速度变化的强度，其大小与流体粘度
有关。在速度梯度较大的区域，会出现速度变化剧烈的现象，从而形成旋
涡结构。当这些旋涡结构与结构的固有频率相近时，就会引发结构的振动。
3.后向层流现象：在一些流动条件下，流体在通过一些几何形状结构后，会从后方形成层流现象。这种层流会导致流体速度的突然下降和压力
的突然增加，从而形成旋涡结构。当这些旋涡结构接触到结构表面时，会
引发结构振动。
4.涡脱落：在流体通过几何形状结构时，由于流体黏度的存在，旋涡
结构可能会附着在结构表面，并沿着结构表面移动。当旋涡结构与结构固
有频率相近时，就会引发结构的振动。而当旋涡结构在一些条件下脱离结
构表面时，也会引发结构的振动。
总之，涡激振动的产生主要是由于流体动力学的复杂性和不稳定性导
致的。涡旋结构的形成和传播，以及与结构固有频率的耦合，都会引发结
构的振动。因此，在设计和控制机械系统时，需要充分考虑流体动力学的
特性，以减小涡激振动对系统的影响。
风力发电机组 塔架涡激振动计算与减振
I. 前言
风力发电已成为当今清洁能源的重要组成部分，风力发电机组作为其中的重要设备之一，其稳定运行对于整个风电场的效率和可靠性至关重要。然而，风力发电机组在运行过程中可能会受到风载荷以及塔架结构自身的影响而产生涡激振动，这种振动会对风力发电机组的性能和寿命造成负面影响。对塔架涡激振动的计算和减振技术的研究显得尤为重要。
II. 塔架涡激振动计算
1. 塔架涡激振动的成因
塔架涡激振动是指在风力发电机组运行过程中，由于风力与塔架结构之间的相互作用产生共振振动。其中，风载荷对于塔架的作用是主要原因之一，而风的涡激效应又会进一步加剧振动的产生。
2. 塔架涡激振动的计算方法
针对塔架涡激振动，目前常用的计算方法包括数值模拟和实验研究两种途径。数值模拟通常采用计算流体力学（CFD）模拟风场对塔架的作用，以及有限元分析（FEA）模拟塔架的结构响应，从而得出振动情况。而实验研究则是通过实际搭建塔架模型，采用风洞测试或者风力发电场实际数据的采集，来研究塔架涡激振动的情况。
III. 塔架涡激振动的减振技术
1. 被动减振技术
被动减振技术主要是通过在塔架结构上安装减振装置，来消除或减小
风载荷和结构共振所引起的振动。常见的被动减振技术包括阻尼器的
应用、质量块的加装、以及振动吸收器等。
2. 主动减振技术
主动减振技术采用控制系统对风力发电机组进行实时监测和调控，以
减小涡激振动的影响。主动减振技术常采用的手段包括振动控制系统、智能材料的应用以及振动补偿技术等。
IV. 结语
风力发电机组的稳定运行对于提高风能利用效率和减小对环境的影响
流致振动原因
流致振动原因
流致振动，也被称为涡激振动，是一种机械系统中常见的不稳定振动现象。当流体通过某一结构或设备时，由于流体与结构的相互作用，会引起结构的振动，从而产生流致振动。本文将通过对流致振动的原因进行深入剖析，并提供对这一现象的观点和理解。
1. 流体激励
流体激励是引起流致振动的主要原因之一。当流体通过结构时，会在结构表面产生压力波动，这些波动会作用在结构上，引起结构产生振动。流体激励的强度和频率取决于流体的速度、密度和粘度等参数，以及结构的几何形状和表面特性等因素。
2. 自激共振
自激共振是流致振动的另一个重要原因。当结构的固有振动频率与流体激励频率接近时，就会发生自激共振现象。在这种情况下，流体激励与结构的振动相互放大，并形成不稳定的振动模式。自激共振的产生需要满足一定的共振条件，包括结构的固有频率、流体激励频率和结构的阻尼等因素。
3. 气动力失稳
气动力失稳是导致流致振动的另一个重要机理。当流体通过结构时，
会产生气动力作用在结构表面上。由于流动的非线性特性和结构的非线性耦合效应，气动力可能会发生失稳，从而引起结构的振动。气动力失稳的发生主要取决于流体的速度、密度和粘度等参数，以及结构表面的形状和光滑度等因素。
4. 涡激共振
涡激共振是流致振动的一种特殊形式，通常发生在边界层或尾迹处。当流体通过结构时，会在结构背后形成涡流，这些涡流会作用在结构上，产生振动。涡激共振的发生需要满足一定的共振条件，包括涡流的频率、结构的固有频率和流体的速度等因素。
流致振动的原因主要包括流体激励、自激共振、气动力失稳和涡激共振等。这些原因之间相互关联，共同作用，导致结构产生不稳定的振动。了解流致振动的原因有助于我们对振动现象的预测和控制，从而提高结构的稳定性和可靠性。
涡激振动原理
涡激振动原理
涡激振动是一种可以在结构体系中产生高频振动的效应。它的原
理是通过流体流动中的涡旋和剪切层的相互作用，在谐振频率下产生
高频振动。此外，涡激振动也可以通过改变流体流动特性来实现振动
控制。
涡激振动的应用十分广泛。它可以被应用于航空航天、汽车、建筑、机器人、医疗设备等领域，用于传感、控制、减震等方面，其效
果显著。
涡激振动的基本原理是流体流动中的涡旋和剪切层的相互作用。
在流体流动过程中，当流动速度超过某个临界速度时，就会形成涡旋
和剪切层。当交替的涡旋和剪切层与结构物表面相互作用时，将会产
生结构物的振动。这种振动是一种喇叭形式的振动模式，且频率很高。
涡激振动可以通过改变流体流动特性来实现振动控制。例如，在
飞机的机翼表面上安装一些小孔，通过控制这些小孔中出流的气体量
来改变机翼表面的气流压力分布，从而实现对机翼的流动控制，减少
空气动力噪声和减小机翼龙骨振动。
涡激振动对于结构控制也有重要的作用。通过在结构物表面安装
一些定向的几何特征，如槽、凸起、网状等，可以在流体流经这些几
何特征时产生增大的流阻和激励作用，从而实现结构物的控制。例如，在桥梁、大型建筑物等结构物的表面铺设一些特殊的材料，可以在风
中产生涡激振动，从而使结构物得到有效的降振控制。
总之，涡激振动对于现代工业、生产以及科研发展有重要的意义，它将在未来更广泛的应用于许多领域，产生巨大的经济效益和社会效益。
涡激振动
A
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谢谢！
A
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我们熟知的风力发电机是这样：
如此无齿之风电机你见过吗？这是西班 牙一家叫作Vortex Bladeless的公司，设 计风力发电机这些棒棒是如何发电的呢？ 高大粗壮、木秀于林的钝体迎风招展， 但其表面却并没有防止涡街形成的肋片， 因为它要的就是涡激振动。
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不难想见，这种像集体磕摇头丸的发电方式，其最大优势
涡激振动
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风的振动
按响应的性质来看
抖振 涡激振动 自激振动
驰振 颤振
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李白今天心情不爽，掏出随身携带 的管制刀具砍水，砍完之后还是不 爽，把刀往水里一插，开始思考人 生。
然后机智的李白发现，刀插进水里， 水流不仅没有放缓，反而更加湍急 了，于是他写下了“抽刀断水水更 流”。
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这是一个钝体绕流问题。如上图，在边缘（刀刃）处水拐 不了那么大弯继续向前，并且由于受到压缩速度变快了， 这就与钝体下游原本的流场形成了剪切层（shear layer）。
实验方法 泻涡脱落引发的涡激振动是一个多物理场祸合， 相互作用的复杂过程。需要具有一套完整物理实 验方案和精密的实验仪器可以把所有的涡激振动 相关机型同步观测，以测定其联合效应。物理实 验往往很难同时提供流体的瞬时变化数据。
A
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别为“涡激振动”这点事儿担心
别为“涡激振动”这点事儿担心
也许，你已听说120米钢柔塔筒吊装过程中出现晃动的事儿了，还看了一个“塔晃”的视频桥段，有那么片刻心就不安了：只是立个塔筒就这么晃动，那装上风机运行起来还不晃倒？这个“涡激振动”究竟是个什么鬼？！
其实，“涡激振动”算不上什么鬼，它与后来风机的运行也没有什么关系。
举个例子，把一根芦苇杆插入水流，水流经过它之后会产生涡旋，苇杆随之晃动，而且苇杆越高晃动越厉害，这种自然现象就是“涡激振动”。
这是为什么呢？学术点解释，一定条件下的稳定来流绕过规则物体时，物体两侧会周期性地产生脱离其表面的涡旋，也就是所谓的边界层脱离，这种流体与物体相互作用的现象被称作“涡激振动”。换句话说，只要发生边界层脱离，就可能出现“涡激振动”，只是流体绕流圆柱体这类规则物体时产生的“涡激振动”现象会更明显。
具体到塔筒上，其实低塔筒也有“涡激振动”，只不过同样的来流情景下没有高塔筒明显而已，但风速条件一旦具备，它肯定会振动给你看的。为什么有经验的师傅在实施普通塔筒吊装作业过程中，一旦遇到空塔筒过夜情况，总是将吊车的吊钩钩住塔筒，就是避免夜里很长时间内可能的大风和塔筒产生“涡激振动”。
为什么“涡激振动”在高低塔筒上的表现会有那么大反差呢？
原因在于低塔筒频率高，来流所产生的脉动推力和塔筒产生共振的几率比较低，所以在一般允许吊装条件的风速下，这种振动完全可以忽略不计，但高塔筒的情景就不同了，由于塔筒增高而其频率降低
了，同样来流的脉动推力和高塔筒产生共振的几率变高，所以高塔筒的“晃动”就惹人眼球了。
涡激振动
涡激振动概述
在处理涡激振动问题时， 在处理涡激振动问题时，把流体和固体弹性系统 作为一个统一的动力系统加以考虑， 作为一个统一的动力系统加以考虑，并找到两者 的耦合条件，是解决这个问题的重要关键。 的耦合条件，是解决这个问题的重要关键。在涡 激振动过程中， 激振动过程中，流体的动压力是一种作用于弹性 系统的外加载荷， 系统的外加载荷，动压力的大小取决于弹性系统 振动的位移、速度和加速度;另一方面 另一方面， 振动的位移、速度和加速度 另一方面，流体动压 力的作用又会改变弹性系统振动的位移、 力的作用又会改变弹性系统振动的位移、速度和 加速度。 加速度。这种互相作用的物理性质表现为流体对 于弹性系统在惯性、 于弹性系统在惯性、阻尼和弹性诸方面的耦合现 象。
研究方法
• 数值方法 振动问题。对于数值模拟方法， 振动问题。对于数值模拟方法，按照所使用湍流 模型的不同， 模型的不同，可以将涡激振动的数值模拟方法分 直接数值模拟方法， 方程法， 为:直接数值模拟方法，雷诺平均 直接数值模拟方法 雷诺平均N-S方程法，大 方程法 涡模拟法，涡元法， 涡模拟法，涡元法，还有基于上述各种方法的综 合。按照模拟方式的不同又可以分为基于弹性支 撑的刚体二维模拟， 撑的刚体二维模拟，基于弹性体二维涡元模拟和 三维结构插值积分的离散涡元法模拟， 三维结构插值积分的离散涡元法模拟，以及对于 弹性体完全使用三维模型的全流域模拟等等。 弹性体完全使用三维模型的全流域模拟等等。
第八讲 涡激振动问题
&y& D
+
2ξω1
y& D
+ ω12
y D
=
ρU 2
2m
CL
C&&L + a1C&L + a2C&L3 + a3CL = a4 y&
(Scruton, 1963) (R. T. Hartlen et al. ,1968)
特点: 公式简单，实验量大，应用不多
2.2 经验线性模型
( ) m &y& + 2ξω1y& + ω12 y
Sw (z1, f )Sw (z2 , f )R(z1, z2 )φi (z1 )φi (z2 )dz1dz2
00
3.3 烟囱涡振分析(Vickery)
z(1) 展向相关性
R (z1 ,
z2
)
=
cos ⎜⎛ ⎝
2γ 3λ
⎟⎞ ⎠
exp
⎡ ⎢− ⎢⎣
⎜⎛ ⎝
γ 3λ
⎟⎞ 2 ⎠
⎤ ⎥ ⎥⎦
z(2) 结构尺度
; K1 = 0
∫φi2 (z)dz
h
∫φi2 (z)dz
; K2 =
0
h
∫φi2 (z)dz
0
0
0
z(8) 涡振响应
流致振动机理
流致振动机理
流致振动是一种由流体运动所引起的振动现象，其机理主要涉及流体力学和结构力学两方面。在流体运动过程中，由于流速分布不均匀以及流体粘性、惯性等因素的作用，会在流体周围产生压力、剪切力等力学效应，从而引起结构物表面的振动。这种振动不仅会对结构物本身产生影响，还可能引起周围环境的干扰。
从流体力学角度来看，流致振动的机理包括卡门涡街、涡激振动、尾迹扰动等。其中，卡门涡街是指当流体通过一定几何形状的结构物时，由于流动分离和重新聚合的作用，会形成一系列交替旋转的涡旋，从而引起结构物表面的周期性压力变化，产生振动。
涡激振动则是指当流体通过结构物的尾迹处时，由于惯性作用和流动扰动的相互作用，会形成涡层结构，从而引起结构物的振动。尾迹扰动是指当流体通过结构物之后留下的不稳定流动，会对周围环境产生扰动，从而引起振动。
从结构力学角度来看，流致振动的机理包括共振、薄膜振动、自激振动等。其中，共振是指当结构物的固有振动频率与流体运动频率相等或接近时，会引起共振现象，从而增加振动幅度。
薄膜振动则是指当结构物表面存在一定的柔性和薄膜特性时，由于流体的剪切力作用，会引起表面的弯曲和振动。自激振动是指当结构物表面存在不规则的几何形状或缺陷时，会产生一些局部的高速流动，从而引起结构物的自激振动现象。
总之，流致振动涉及多方面的机理和影响因素，对于结构物设计
和工程应用具有重要的意义。
涡激振动 ppt课件
就是便宜。因为最贵最麻烦的传动系统没有了，而且传动
系统也是最容易坏最需要维护的部件。能量的来源就是漩
涡产生的振动机械能，再通过底座的转换器变为电能。根
据其官网数据，可以节省近半甚至更高的成本
（然而他们目前还在融资阶
段，所以这些数字都不能尽
信。）
当然从单机效率上势必也要
低于传统叶片驱动式风机，
不过因为少了叶片，使得此
涡激振动
涡激振动
风的振动
按响应的性质来看
抖振 涡激振动 自激振动
驰振 颤振
李白今天心情不爽，掏出随身携带 的管制刀具砍水，砍完之后还是不 爽，把刀往水里一插，开始思考人 生。
然后机智的李白发现，刀插进水里， 水流不仅没有放缓，反而更加湍急 了，于是他写下了“抽刀断水水更 流”。
这是一个钝体绕流问题。如上图，在边缘（刀刃）处水拐 不了那么大弯继续向前，并且由于受到压缩速度变快了， 这就与钝体下游原本的流场形成了剪切层（shear layer）。
危害及预防
这座桥叫塔科马海峡吊桥 （Tacoma Narrows Bridge），非 常有名，它有名是因为它塌了。 塌的原因就是那天的风很邪乎， 吹出来的泄涡频率跟桥的结构频 率正好差不多，共振，毁了。 所以这个涡激振动，是个重点防 范对象。
所以很多长期树大招风的细长物 件，其表面都不是光滑的。都有 螺旋状的肋条结构，其目的是打 乱漩涡脱落的周期规律——阻止 涡街的形成。只要没有特定的频 率，就不会产生共振，常态下的 侧向力还是可以接受的
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三、抖振 （强迫振动）
4.2 涡激振动
一、雷诺数
定义：惯性力与粘性力之比
Re vD
6.9 104 vD
卡门涡列
二、斯超海尔数和锁定现象
前述尾流现象最显著的规律性是由斯超海尔 （Strouhal)最先提出的
锁定现象
三、 圆柱体结构的涡激共振力
1. 临界风速
2. 共振区高度
3. 横风向共振风振力 运动方程：
一、侧力系数和作用在柱体上的气动力
图 4-3
来自百度文库
单自由度驰振模型
1、基于准定常理论的分析
平均阻力和平均升力在y方向上的投影：
二、单自由度驰振运动方程
邓哈托判别式：
四、横风向效应与顺风向效应的组合
假设结构任意高度处横风向的风效应用 RL ( z) 表示，而 顺风向的风效应用 RD ( z) 表示，则 z高度处最大风效应 表达如下：
注：这里，顺风向振动应按随机振动考虑， 风速取为与横风向相同的临界风速
五、涡激随机振动
5 6 1 10 Re 3.5 10 当雷诺数Re处于超临界范围( )时，结 构物背后的湍流尾流将引起横风向的随机振动，应按随机振 动的理论进行分析。 但这里最大的区别是应采用横风向的 脉动风速谱和对应的相干函数；
第四章 结构横风向风振
主要讨论工程结构中易于遇到且机 理相对清楚的横风向风振内容，包括涡 激振动（Vortex-induced vibration)、驰 振（Galloping)、颤振（Flutter)及抖振 （Buffeting)
4.1 主要横风向风振机理分析
一、涡激振动
二、驰振、颤振 （自激振动）
4.3 横风向驰振
上一节所述的涡激振动是在结构物背后由交替的旋 涡脱落产生的，可以认为是一种稳定的振动，其激发能 量在一个特殊的频率处有一个确定的值。本节所讨论的 横风向驰振对特殊截面形状的细长结构物具有典型的不 稳定性，其截面形状如矩形、D字形或—些裹冰输电线的 有效截面形状．这些结构在垂直于气流方向上会表现出 大幅度的振动，振幅可达1—10倍以上横风向截面尺寸， 其振动频率远低于相同截面的旋涡脱落频率。 驰振是—种失稳式振动，驰振一旦发生，便成为剧 烈的振动，有导致结构破坏的危险性；