罗竹梅，张立翔

（昆明理工大学a.冶金与能源工程学院，昆明650093；b.建筑工程学院，昆明650051）

1 引 言

能源是人类生存和社会发展的基础，它对于人类的重要性众所周知。作为可再生能源之一的海洋能，自20世纪70年代开始，就受到各沿海国家特别是发达国家的重视。海流能是海洋能中的一种，其能量与流速的立方成正比，随时间变化较小。因此在海洋流流速稳定的区域，可获得稳定的海洋能。目前对海流能的利用主要采用水下涡轮机，利用海洋流推动轮叶带动发电机发出电能。水下涡轮机在2.5-3.6 m/s甚至更高的流速下才可以工作，而全世界大量的海洋流其流速都低于1.5 m/s，一般的河流其水流速度低于1.03 m/s，因此涡轮机的应用条件受到水流速度的限制。涡激振动是一种常见的流固耦合现象，其共振发生在固有频率附近一定范围内，在较广的流速和雷诺数范围内，都能产生有效振动。过去几十年，人们致力于研究如何抑制涡激振动以减少结构物的失稳及疲劳破坏。但当涡激振动振幅较大时，可利用涡激振动从海洋流或河流中获取能量，即使在低速海洋流或河流中也可获得较大横向水动能。这一想法对于可再生海流能和河流能的利用具有重要意义。

基于涡激振动从海洋流或河流中获取能量的研究目前还停留在理论和实验阶段[1-3]。由Bernitsas和Raghavan发明的VIVACE（vortex induced vibration for aquatic clean energy）能量转换器是将圆柱体涡激振动所产生的位移通过齿轮变速装置带动发电机产生电能。Bernitsas教授的团队目前仅对单个弹性支撑刚性圆柱在均匀水流中的涡激振动及获取能量进行了研究[4-5]。……