千年前的李白告诉你，什么是涡激振动！
风起之时，义务教育必背的诗人——李白，在宣城与李云相遇并同登谢朓楼时，心中郁结，想到自己曾经历的荣辱和悲欢，仍然不能忘怀那十年前于长安呼风唤雨的得意，虽然它早已是过眼的烟云。愤懑难平的李白便即兴创作了一首free style……《宣州谢脁楼饯别校书叔云》著名诗歌。
（图片来自：微博用户@Merasger）
来来来，我们来看这一句（敲黑板）
“抽刀断水水更流”
这一句可了不得了！其蕴涵了丰富哲学道理：体现了规律的客观性，不以人的意志为转移。
原文大意：好像拔刀去砍流水一样，水不但没有被斩断，反而流得更湍急了。
这是为什么呢？下面开始进入正题！
这是一个钝体绕流问题。
在边缘处（刀刃）水拐了个大弯往前流，由于受到压缩速度变快（流量相等，截面积变小，速度变快）与之前的流场形成剪切层；剪切层不稳定，尤其在惯性力远大于粘性力/表面张力/地心引力，剪切层破坏形成更加湍急的漩涡。如果流速够快，或者李大侠能够卸剑划水，也许可以看到卡门涡街。
由于漩涡是非对称的，当漩涡脱离固体，所以会受到侧向力，而这个侧向力与漩涡频率有关，即当固体频率和漩涡频率接近时发生共振。由此，固体在漩涡作用下产生的振动叫涡激振动。假若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，需采取措施阻止它的发生。
也正是因此，在风电场吊装风力发电机组时有一个规定：顶段塔筒吊装完后，当天必须吊装完机舱。在风电行业内，一般有五种方法来抑制涡激振动。（转载自银河风电）
01、塔筒上安装扰流条
其原理也比较简单，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。
02、阻尼器法
从涡激振动的特点看，集中质量式摆锤方案既方便又有效：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，而且可能还会恶化振动情况。
03、装设缆风绳法
简单说，该方案通过缆风绳施加外力，破坏塔筒两侧的气动受力情况，并限制塔筒初始晃动的位移幅度，从而无法产生刚体自由状态下的涡激从而抑制摆振，导致塔筒无法让涡激过程中晃动产生的振动能量产生累计。
04、安装机舱、发电机、叶轮
这里分两种情况。第一，机舱、发电机安装后，不管风从哪个角度吹来，都会不同程度地受到机舱、发电机的影响，形成引起塔筒共振的稳定漩涡会打一些折扣；第二，叶轮安装后，不管风从哪个角度吹来，都会受到风轮叶面的影响，进而迅速发生的流场变化就难以形成引起塔筒共振的稳定漩涡。
05、关闭塔筒门
吊装时，当塔筒底部门关闭，由于空气本身的流通性和不可压缩性，会在塔筒内部起到阻尼器的效果，从而会减小塔筒的振动幅度。但当塔筒底部门打开时，塔筒内部由空气构成的阻尼器就失去了效果，因而无法减小塔筒的振动幅度，而且内部流通的气流会和外部的涡流产生叠加效应，从而放大了塔筒的振动幅度。
来源：晨露淅淅微信公众号（ID：gh_34506fa48650）
页:
[1]