流致振动能量利用的研究现状与展望
第１６卷 第１期２０１８年２月南水北调与水利科技South -to -North Water T ransfers and Water Science &Technology Vol ．１６No ．１Feb ．２０１８研究与探讨收稿日期：２０１７-０７-０６ 修回日期：２０１７-１１-０７ 网络出版时间：２０１７-１２-２７
网络出版地址：http ：／／kns ．cnki ．net ／kcms ／detail ／１３．１３３４．T V ．２０１７１２２６．１８２１．０４８．html
基金项目：国家重点研发计划（２０１６Y FC ０４０１９００）Fund ：National Key Research and Development Plan （２０１６Y FC ０４０１９００）
作者简介：练继建（１９６５-），男，福建建瓯人，教授，博士生导师，主要从事水利水电工程安全与优化应用方面研究。E -mail ：jj lian ＠tju ．
edu ．cn DOI ：１０．１３４７６／j ．cnki ．nsbdqk ．２０１８００２７
练继建，燕翔，刘昉．流致振动能量利用的研究现状与展望［J ］．南水北调与水利科技，２０１８，１６（１）：１７６-１８８LIAN J J ，YAN X ，LIU F ．Development and prospect of study on the energy harness of flow -induced motion ［J ］．South -to -North Water T ransfers and Water Science &Technology ，２０１８，１６（１）：１７６-１８８．（in Chinese ）
流致振动能量利用的研究现状与展望
练继建，燕 翔，刘 昉
（天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津３０００７２）
摘要：流致振动现象是典型的流固耦合现象，其在空气动力学、水动力学及海洋动力学中均有涉及。近年来，随着流致振动发电设备的不断涌现，学术界又掀起了新一轮的流致振动研究浪潮。目前，有关流致振动发电的研究内容纷繁多样，并未形成系统的研究体系，因此有必要对流致振动能量利用现状及存在的问题进行系统的整理与分析。首先，详细梳理了圆柱绕流及非圆柱绕流的流致振动研究现状，指明了流致振动能量汲取在海流及风能利用上的巨大潜力；随后，基于现有的研究成果介绍了近几十年来主要的流致振动发电设备的种类、工作原理及应用现状；然后，基于现有的流致振动发电理念全面阐述了流致振动能量转化的研究现状，并剖析了研究当中存在的各类问题；最后，对流致振动能量利用的研究方向提出了建议。
关键词：流致振动；涡激振动；驰振；能量利用
中图分类号：T V ７ 文献标志码：A 文章编号：１６７２-１６８３（２０１８）０１-０１７６-１３
Development and prospect of study on the energy harness of flow -induced motion
LIAN Jijian ，YAN Xiang ，LIU Fang （State K e y L aborator y o f H y draulic En g ineering Simulation and Sa f ety ，T ian j in Universit y ，T ian j in ３０００７２，China ）Abstract ：Flow -induced motion （FIM ）is a typical fluid structure interaction （FSI ）p henomenon ，and is involved in aerodynam -ics ，hydrodynamics ，and ocean dynamics ．Recently ，as lots of FIM power convertors emerged ，the study on FIM thrived again ．Until now ，there are lots of unsystematic directions in the research of FIM and its energy conversion ．Thus ，it is necessary to systematically analyze and discuss the situation and the problems in this research field ．To this end ，four parts are summarized and discussed in this study ．First ，the current situation of the study on the FIM for circular and non -circular cylinders is summa -rized ．This paper points out that capturing the energy from FIM greatly benefits the utilization of current and wind energy ．Then ，it introduces the types ，working principles ，and applications of the main FIM power convertors in recent decades ．Further -more ，based on the theories of FIM ，it introduces and analyzes the current situation of FIM energy conversion research ，and dis -cusses the problems in the research ．At last ，some suggestions are proposed on the future study of FIM energy conversion ．
Key words ：Flow -induced motion ；Vortex -induced vibration ；Galloping ；Energy conversion 流致振动（Flow -induced M otion ，FIM ）是指流
体流经固体时会对固体表面施加交替相间的流体
力，使得固体发生往复运动，而固体的往复运动又改
变流体流态，进而改变作用于固体表面的流体力，这
种流体与固体相互作用的现象被称为流致振动［１］。流致振动现象广泛地存在于空气动力、水动力及海洋动力等相关的工程领域当中，其对工程结构物具有巨大的破坏作用，高耸建筑物［２］、海洋结构物［３］、大跨柔性结构物［４］等结构物的疲劳破坏，多是由于流致振动的原因造成的。由于流致振动对工程的强·６７１· 万方数据