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。
除了涡激振动对叶片的影响外，高原地区特殊的气候条件也会对叶片的可靠性造成影响。
例如，气温的变化可以导致叶片材料的热膨胀不均匀，从而引起叶片的应力集中和破裂。
而大气稀薄则会增加风力发电系统中的振动和冲击负荷，加剧叶片的疲劳破损。
针对高原地区风力发电风轮叶片的失效问题，我们可以采取一系列的措施来提高其可靠性和耐久性。
涡激振动、驰振条件
涡激振动、驰振条件
涡激振动是一种流体力学现象，它发生在流体通过一个物体时，产生的涡流与物体的共振频率相匹配而引起的振动。
涡激振动在许多工程领域中具有重要的应用，例如飞机和桥梁设计中的气动稳定性和结构动力学。
驰振是指在某种振动系统中，物体在一定的外部激励下，振幅不断增大的现象。
驰振的产生需要满足驰振条件，即外部激励频率与振动系统的固有频率相近时，振幅会不断增大，直到系统损坏或失稳。
在涡激振动中，驰振条件是指涡流产生的频率与物体的固有频率相近时，涡激振动会出现驰振现象。
由于涡流的频率通常比固有频率高得多，因此涡激振动的驰振条件比较严格，需要对流场和结构进行精确的分析和设计。
为了避免涡激振动带来的危害，工程师们通常会采取措施来减小涡流的强度或改变物体的固有频率，以达到避免驰振的目的。
这包括改变物体的几何形状、添加减振器或采用其他流体控制技术等。
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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。
综上所述，涡激振动是由于流体中涡旋的运动引起的一种特殊的振动现象。
其产生是由于涡旋大小和形状的变化引起的压力和摩擦力变化，以及涡旋与结构或设备之间的相互作用所导致的。
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。
涡激振动方法的
0引言结构的涡激振动（VIV ）在许多工程领域具有实际意义[1]。
例如，涡激振动可以引起热交换器管的振动；涡激振动还影响上升管道将石油从海底运输到岸上的动力；涡激振动对于工程结构设计具有重要意义，例如桥梁、大烟囱，还有船舶和陆地车辆的设计；并且涡激振动还能引起海洋中的绳索结构的大幅度振动。
关于涡激振动的众多问题中的这几个事例是非常重要的。
1研究涡激振动的目的研究流体涡激振动的目的总的来说就是研究许多对于一般的流激振荡和对于特殊的涡激振动的影响因素，并且通过物理和数值试验，理论分析和物理的角度指导设计数据的获取。
研究流体涡激振动的最终目的是为了理解，预测和防止涡激振动（最好是没有阻力的情况），一部分就像研究在工业中较为关注的流体-结构耦合一样通过基础的直接数值模拟（DNS 谱方法），通过获得尽可能多的Navier-Stokes （N-S ）数据点（控制参数在期望范围内），还有一部分通过采用雷诺时均Navier –Stokes 方程（RANS ）,大涡模拟（LES ）（用改进的亚格子尺度模型），和他们的各种结合来研究。
数值模拟方法是受到全新的测量和流体的流动显示技术的指导和启发，主要是无干扰技术：数字粒子图像测速技术(DPIV),激光多普勒测速技术(LDV)，TR-PIV ，压敏涂料，智能材料和其他一些在未来几年一定会出现的手段。
这些技术与大规模的基准实验必定会增强对于采用非常大雷诺数的数值模拟实验的指导作用[2]。
2涡激振动的实验研究从根本上说，有两种方法用来研究漩涡脱落引起的振动的影响。
第一种方法，通过分析作用在安装在水中或风洞中的圆柱的强迫振动得到结果。
第二种方法，漩涡脱落与物体振动之间的相互作用是通过直接研究安装在弹性基础上的圆柱得到的，即自激振动。
这个基座使用可调弹簧与阻尼器做成的。
事实上，第二种选择是试图直接研究涡街脱落现象的方法。
从另一方面说，第一种方法就是一种分析漩涡脱落与结构体的振动之间的相互作用的间接方法。
结构风工程讲义--涡激振动
结构风工程学习资料---涡激振动当风流经细长钝体时，会产生流动分离以及周期性的旋涡脱落，从而在钝体上下表面出现正负压力的交替变化，这种压力的交替变化形成作用于钝体的涡激气动力，在一定条件下，会引起结构在横风向或扭转方向发生涡激共振。
涡振是一种带有强迫和自激双重性质的风致限幅振动，是结构中一种常见的风致振动。
涡振虽不具有很强的破坏性质，但由于其发生风速较低，长时间持续的振动将会造成结构损伤或疲劳破坏。
对于高层建筑，涡振引起的加速度会影响人的居住。
对于桥梁，涡振会影响行车的舒适性和安全性。
研究涡振主要关心三个问题：涡振风速、涡振频率和振幅。
1.2 涡激振动研究简介达·芬奇通过对水流的深入地观察、深刻的理解涡的运动形态，第一次提出了“涡”（eddy）的概念（Frisch, 1995）。
他一生画了许多幅关于流体运动的画，如图所示。
达芬奇通过二维的静止画面将流动和涡的不定常、三维图画描绘的熠熠如生。
就象图中的老人观察到的，钝体后面总是有涡街。
此后的多位科学家均是在达·芬奇画作的启发下对流体展开的研究。
涡在流体绕钝体的流动中十分明显，其运动特性至今仍是流体力学研究的热点。
达芬奇关于涡的画作Strouhal在1878年率先对风声开展科学试验，图1-4所示为Strouhal旋转臂装置示意图，杆或张拉线M在框架A中绷紧，围绕柱体K转动。
控制轮S使M稳速旋转，采用Koenig听力计可测量声调。
Strouhal发现声调不依赖于杆或丝线张力、长度和材料，仅依赖于转动速度和杆的直径。
此外，他还观察到当涡脱频率被丝线自然频率锁定时丝线振动将会出现同步现象。
图1-4 Strouhal 旋转臂装置Strouhal 试验结果显示在一定条件下，气流流经固定的钝体时会脱落出交替的旋涡，其主频率f 可以由Strouhal 关系式得出：St UfD （1-1） 式中St 为Strouhal 数，D 代表物体的横风向尺寸，U 为浸没物体均匀流动的平均速度。
涡激振动计算公式
涡激振动计算公式一、涡激振动的基本概念。
涡激振动是一种流固耦合的振动现象，当流体流经非流线型物体时，在物体两侧交替地产生脱离结构物表面的漩涡，漩涡的周期性脱落会对结构物产生周期性的作用力，从而导致结构物发生振动。
二、涡激振动的一些重要参数和相关公式推导基础。
1. 斯托罗哈数（Strouhal number）- 斯托罗哈数St = f_stD/U，其中f_st是漩涡脱落频率，D是结构物的特征尺寸（例如圆柱的直径），U是来流速度。
斯托罗哈数主要取决于结构物的形状和雷诺数Re（Re=(UD)/(ν)，ν为流体的运动粘度）。
对于圆柱结构，在亚临界雷诺数范围（300 < Re<3×10^5）内，St≈0.2。
2. 涡激升力。
- 假设涡激升力F_L与来流速度U、流体密度ρ、结构物特征尺寸D以及漩涡脱落频率f_st有关。
根据量纲分析，可得到F_L = C_L(1)/(2)ρ U^2DL，其中C_L为升力系数，L为结构物在垂直于来流方向的长度。
3. 结构物的振动方程。
- 对于一个单自由度的结构物振动系统，其振动方程为m ÿ+c ẏ+ky = F(t)，其中m是结构物的质量，c是阻尼系数，k是结构物的刚度，y是结构物的位移，ÿ是加速度，ẏ是速度，F(t)是作用在结构物上的随时间变化的力（在涡激振动中F(t)与涡激升力等有关）。
- 在涡激振动情况下，当漩涡脱落频率f_st接近结构物的固有频率f_n=(1)/(2π)√(frac{k){m}}时，会发生共振现象，此时结构物的振动幅度会显著增大。
4. 涡激振动的锁定（lock - in）现象相关公式。
- 在锁定区间内，漩涡脱落频率f_st不再遵循斯托罗哈数关系，而是被结构物的振动频率所“捕获”，即f_st = f_n。
此时，根据St = f_stD/U，可以得到U =f_nD/St，这个速度称为锁定速度。
当来流速度在锁定速度附近时，结构物的涡激振动响应最为强烈。
涡激共振现象
涡激共振现象
嘿，今天咱们聊聊涡激共振现象。
这东西听起来高大上，其实就是水流和物体表面摩擦产生的那些“嗡嗡”声。
记得有一次，我在河边散步，看到一个大石头，突然一阵阵“嗡嗡嗡”的声音从石头下面传出来，像是在抗议，又像是在唱歌。
我好奇地问边上的一位老渔民：“老哥，这石头咋会唱歌呢？”老渔民一笑：“哎呀，这叫涡激共振，简单说就是水流和石头表面的摩擦，产生了频率一致的振动，就像人唱歌一样，发出了声音。
”
哦，原来如此。
我继续追问：“那这现象有啥用呢？”老渔民琢磨了一下，笑着说：“用处可大了。
咱们渔民就用这个原理来探测鱼群。
当鱼群游动时，会产生涡流，和石头摩擦产生共振，我们就能听到‘嗡嗡’声，据此判断鱼群的位置。
”
我瞪大了眼睛，惊讶地问：“真的吗？那得有多灵敏的耳朵啊！”老渔民摇摇头：“耳朵灵敏不重要，重要的是对水性的了解。
我们渔民在这片水域摸爬滚打了大半辈子，对水里的动静早已经了如指掌。
”
说着，老渔民拿起渔网，笑着对我说：“来，我带你体验一下。
”我跟着他来到河边，他让我靠近那块会“唱歌”的石头，耳边果然传来了“嗡嗡”声。
突然，声音变得急促，老渔民迅速将渔网撒向水中，很快，他手里就提着一条大鱼。
我感叹道：“这涡激共振现象可真神奇啊！”老渔民笑着摇摇头：“别看它神奇，但也不能小看了大自然的力量。
我们得尊重自然，才能从自然中获益。
”。
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中的两种不同振动现象。
涡激振动是指在流体中存在着一个涡旋，当涡旋与某个物体接触时，会产生一种周期性的力，从而使物体发生振动。
而驰振则是指在流体中存在着一种固有频率的振动，当流体受到外界激励时，会被迫振动，从而产生一种类似共振的效应。
涡激振动和驰振都需要满足一定的条件才能发生。
涡激振动是需要存在着一个涡旋，并且物体必须与涡旋的流场相互作用。
在涡旋的边界层中，流速的变化会导致压力的变化，从而产生一种周期性的力，从而使物体振动。
而驰振则需要有一个固有频率的振动系统，并且受到外界激励的频率必须与振动系统的固有频率相一致。
当外界激励的频率与振动系统的固有频率相同或接近时，就会产生共振效应，从而使振动幅度不断增大。
涡激振动和驰振在工程实践中都具有重要的应用。
涡激振动常常会对机械设备和管道系统产生破坏，因此需要进行预测和控制。
而驰振则在风力发电机、桥梁、建筑物等结构中经常出现，需要进行合理的设计和控制，以避免结构的破坏和损坏。
因此，了解涡激振动和驰振的条件和特点，对于实际工程应用具有重要的意义。
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水力机械工程中的涡激振动与流固耦合机理
水力机械工程中的涡激振动与流固耦合机理引言：水力机械工程作为工程学科的一个重要分支，研究的是水的流动以及力学效应在水与机械结构间的相互作用。
其中一个关键问题就是涡激振动与流固耦合机理。
本文将探讨涡激振动的定义，产生机制以及流固耦合现象中的关联性。
一、涡激振动的定义与分类涡激振动是指由于流体在周围环境中形成不稳定涡动，导致固体结构产生振动的现象。
根据不同的振动形式，涡激振动可以分为自激振动和迫振动两种。
自激振动是指在固体结构与周围流体相互作用下，流体产生的瞬时涡动引起固体结构的振动。
而迫振动是指外部激励，如水流、风力等引起了固体结构的振动。
二、涡激振动的产生机制涡激振动的产生机制主要有三种：涡激共振、共振失稳和涡脱落。
1. 涡激共振：当周围流体速度与固体结构自然频率相匹配时，涡激振动会发生共振现象。
这种情况下，涡动的能量被转移给固体结构，导致其振幅不断增大，最终引起结构的破坏。
2. 共振失稳：当流体在固体结构上产生涡动时，由于不稳定因素的存在，涡动会不断增强并导致固体结构的共振现象。
这种情况下，涡动与结构之间的相互作用会导致结构的振幅变化，甚至达到超过结构自身承载能力的程度。
3. 涡脱落：当流体在固体结构上产生涡动时，由于流体的粘性和涡动的剥离效应，涡动会脱离结构表面，进而引起结构的振动。
这种情况下，涡动的频率与结构自然频率可能不匹配，但仍会通过流固耦合效应引起结构的振动。
三、流固耦合机理与涡激振动的关联性涡激振动是流固耦合机理中的一个重要现象，流固耦合机理是指流体和固体结构之间的相互作用。
涡动对结构的振动起着重要的作用，同时结构的运动也影响着涡动的演化。
1. 流体对结构的影响：流体的流动会对固体结构施加力，并引起结构的振动。
流体的速度、密度、黏性等属性会影响到涡动的强度和频率，进而影响到结构的振动特性。
同时，流体的作用也会引起结构表面的气动或水动效应，对结构的力学性能产生影响。
2. 结构对流体的影响：结构的振动会改变周围流体的流动形态和强度，进而影响到涡动的产生与演化。
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。
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。
对于流致振动这一现象，我认为需要重视振动控制的手段和方法。
通过对流体运动的控制，可以减小或消除流体激励，从而降低流致振动的强度和影响。
结构的优化设计和材料的选择也是减小流致振动的重要手段。
涡激振动专业知识
研究措施
• 数值措施 振动问题。对于数值模拟措施，按照所使用湍流 模型旳不同，能够将涡激振动旳数值模拟措施分 为:直接数值模拟措施，雷诺平均N-S方程法，大 涡模拟法，涡元法，还有基于上述多种措施旳综 合。按照模拟方式旳不同又能够分为基于弹性支 撑旳刚体二维模拟，基于弹性体二维涡元模拟和 三维构造插值积分旳离散涡元法模拟，以及对于 弹性体完全使用三维模型旳全流域模拟等等。
研究措施
目前，主要旳研究措施有三种： • 试验措施 • 数值措施 • 半经验公式
研究措施
• 试验措施 泻涡脱落引起旳涡激振动是一种多物理场祸合， 相互作用旳复杂过程。需要具有一套完整物理试 验方案和精密旳试验仪器能够把全部旳涡激振动 有关机型同步观察，以测定其联合效应。物理试 验往往极难同步提供流体旳瞬时变化数据。
研究施
• 半经验措施 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。
研究措施
流固耦合数值计算软件
• Ansys+CFX • Fluent+Abaqus • Adina • COMSOL Multiphysics(FEMLAB)
涡激振动概述
在处理涡激振动问题时，把流体和固体弹性系统 作为一种统一旳动力系统加以考虑，并找到两者 旳耦合条件，是处理这个问题旳主要关键。在涡 激振动过程中，流体旳动压力是一种作用于弹性 系统旳外加载荷，动压力旳大小取决于弹性系统 振动旳位移、速度和加速度;另一方面，流体动压 力旳作用又会变化弹性系统振动旳位移、速度和 加速度。这种相互作用旳物理性质体现为流体对 于弹性系统在惯性、阻尼和弹性诸方面旳耦合现 象。
涡激振动概述
由惯性耦合产生附连质量，在有流速场存在旳条 件下，由阻尼耦合产生附连阻尼，由弹性耦合产 生附连刚度。流体旳附连质量、阻尼和刚度取决 于流场旳流动特征参量（诸如流速、水深、流量 等）、边界条件以及弹性系统旳特征，其关系式 相当复杂。用试验或理论措施求出这些附连旳量， 是水弹性问题研究中旳主要课题。
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。
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。
善意提醒的是，“涡激共振”的现象仅会出现在机舱风轮没有安装的阶段，因为在风轮安装后，就没有“涡激振动”产生的前提条件了。
当然，在吊装阶段消除“涡激共振”并不是问题，国内外早有成熟的解决方案。
为让你别担心“涡激振动”这件事，介绍几种消除涡激共振的方案。
圆形塔筒壁在CFD分析中的“涡流激荡”根据涡流激振产生的原理，扰乱涡流便可有效抑制塔筒振动。
涡激振动 ppt课件
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)
塔
形
钻井平台的基座
建
筑
海底缆绳
涡激振动这种现象难道只有坏处没有好处吗？《老子》讲 “水善利万物而不争”难道是假的吗？当然不是假的，还 真有动物是靠涡激振动活的，就像海豹。
鱼在水中游泳，不断地滑动，产生特定频率的扰流。显然，鲨 鱼和金鱼肯定不在一个频道上，每个鱼一种不串台。海豹的胡 须（见顶端题图）就是一个探测器，对其食物鱼种的频率特别 敏感，敏感的原因就是胡须的共振频率与该鱼的尾迹频率接近。 所以给海豹刮了胡子，它就饿死了；同样也可以通过制造这种 频率来吸引海豹。
谢谢！
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 laye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。
涡激振动 PPT
当漩涡脱离固体的时候，由于非对称性，固体将受到侧向力。涡街 是有规律的周期性现象，也就是说漩涡的形成和这个侧向力的作用， 是具有一定频率的。而固体结构本身也有自然频率，当这两个频率 接近时即发生共振（resonance）。
固体在流体漩涡作用下而产生的振动，称为涡激振动（Vortex Induced Vibration），简称VIV
涡激振动的概念
从流体的角度来分析，任何非流线型物体，在一定的恒定流 速下，都会在物体两侧交替地产生脱离结构物表面的旋涡。 对于海洋工程上普遍采用的圆柱形断面结构物，这种交替发 放的泻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。如果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，这种规律性的柱状体振动反过来又会改变其尾流的泻涡 发放形态。这种流体一结构物相互作用的问题被称作“涡激 振动”。
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
类风机可以布置的更加密集，
也算是一种补偿。如此，避
之不及的涡激振动现象，就
变成了生产力，岂非“反者
风电塔筒的涡激振动原理
风电塔筒的涡激振动原理
风电塔筒的涡激振动是指风塔在风场中受到气流激励而发生的振动现象。
其原理主要涉及两个方面：涡激激励和结构响应。
第一，涡激激励：当气流经过风电塔筒时，会产生旋转的涡旋，这些涡旋会与塔筒表面发生摩擦作用，产生压力波和涡脱落现象。
这些涡脱落对塔筒表面施加周期性激励，从而引起塔筒产生涡激振动。
第二，结构响应：塔筒作为一个柱形结构，会对涡激激励做出相应的振动响应。
当涡脱落周期与塔筒的固有振动周期相匹配时，会引起共振现象，使得塔筒产生较大的振幅。
此外，塔筒结构的刚度、阻尼等因素也会影响其振动响应。
总的来说，风电塔筒的涡激振动是由于气流与塔筒表面的摩擦作用产生的涡激激励引起的，再通过塔筒结构的响应而产生振动。
这种振动会对风电塔的稳定性和安全性产生影响，因此需要在设计和施工中进行相应的抗风振措施。
水力机械工程中的涡激振动与流固耦合机理
水力机械工程中的涡激振动与流固耦合机理引言水力机械工程作为一门重要的工程学科，涉及到水流与机械的相互作用问题。
在水电站等工程中，水力机械设备的振动问题一直是一个不容忽视的因素。
涡激振动与流固耦合机理是导致水力机械振动的重要原因之一。
本文将探讨涡激振动与流固耦合机理在水力机械工程中的重要性及其研究现状。
一、涡激振动的基本概念及特点涡激振动是指在水力机械设备中，由于水流通过机件表面的小尺度不规则性或空腔造成的周期性压力振动。
涡激振动的特点是振幅大、周期性、频率较高，且对机械设备的破坏性较大。
涡激振动主要分为静压式涡激振动和动压式涡激振动两种类型。
静压式涡激振动是指由于流动速度改变引起的压力变化而产生的振动。
当水流通过机械设备的时候，由于机件表面的凹凸不平或空腔的存在，水流速度会发生变化，从而产生压力变化，导致机械设备出现振动。
动压式涡激振动是指由于涡旋流动引起的压力变化而产生的振动。
当液体通过孔洞、缺口等突变面，涡旋流动会产生压力波动，进而引起机械设备的振动。
二、流固耦合机理在涡激振动中的作用流固耦合机理是指水流与机械结构之间的相互作用。
在涡激振动中，流固耦合机理起着重要的作用。
首先，流场的变化会导致机械结构的应力分布发生变化，从而影响机械的振动响应。
其次，机械结构的振动会引起流场的变化，进而影响涡激振动的发生。
流固耦合机理可以通过数值模拟和实验研究来探究。
数值模拟的方法主要是通过计算流体力学和结构力学的耦合模型来模拟涡激振动过程。
实验研究的方法主要是通过在实验室中制作缩小比例的模型，模拟实际工作条件下的涡激振动，并通过测量和观察来研究涡激振动的机理。
三、涡激振动的工程影响及控制方法涡激振动对水力机械设备具有较大的破坏性。
一方面，振动会导致设备的损坏和疲劳破坏；另一方面，振动还会产生噪音和震动，影响设备的工作效率和安全性。
为了控制涡激振动，在水力机械工程中采取了一系列的措施。
首先，可以通过改变机械结构的参数来改善流场，减小涡激振动的发生。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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涡激振动
内容
从流体的角度来分析，任何非流线型物体， 从流体的角度来分析，任何非流线型物体，在一 定的恒定流速下， 定的恒定流速下，都会在物体两侧交替地产生脱 离结构物表面的旋涡。 离结构物表面的旋涡。对于海洋工程上普遍采用 的圆柱形断面结构物， 的圆柱形断面结构物，这种交替发放的泻涡又会 在柱体上生成顺流向及横流向周期性变化的脉动 压力。如果此时柱体是弹性支撑的， 压力。如果此时柱体是弹性支撑的，或者柔性管 体允许发生弹性变形， 体允许发生弹性变形，那么脉动流体力将引发柱 管体)的周期性振动 体(管体 的周期性振动，这种规律性的柱状体振 管体 的周期性振动， 动反过来又会改变其尾流的泻涡发放形态。 动反过来又会改变其尾流的泻涡发放形态。这种 流体一结构物相互作用的问题被称作“ 流体一结构物相互作用的问题被称作“涡激振 动”。
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， 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。 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 COMSOL Multiphysics(FEMLAB)
涡激振动概述
由惯性耦合产生附连质量， 由惯性耦合产生附连质量，在有流速场存在的条 件下，由阻尼耦合产生附连阻尼， 件下，由阻尼耦合产生附连阻尼，由弹性耦合产 生附连刚度。流体的附连质量、 生附连刚度。流体的附连质量、阻尼和刚度取决 于流场的流动特征参量（诸如流速、水深、 于流场的流动特征参量（诸如流速、水深、流量 ）、边界条件以及弹性系统的特性 边界条件以及弹性系统的特性， 等）、边界条件以及弹性系统的特性，其关系式 相当复杂。用实验或理论方法求出这些附连的量， 相当复杂。用实验或理论方法求出这些附连的量， 是水弹性问题研究中的重要课题。 是水弹性问题研究中的重要课题。
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。
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
目前，主要的研究方法有三种： 目前，主要的研究方法有三种： • 实验方法 • 数值方法 • 半经验公式
研究方法
• 实验方法 泻涡脱落引发的涡激振动是一个多物理场祸合， 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。 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。 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。 验往往很难同时提供流体的瞬时变化数据。