王文婷，李佳冀，吕艳芳

（1.中国船舶集团有限公司第703研究所，黑龙江 哈尔滨 150000；2.哈尔滨工程大学，黑龙江 哈尔滨 150000）

引言

利用流体流经细长体结构时产生涡激振动进行发电是一种适于在较低流速环境下的低成本潮流能发电方式。虽然目前对涡激振动获能原理发电的开发还处于初级阶段，但是已有一些实验室和团队在VIV发电装置的研究方面取得了一定的成果。实际工程中，如果要大规模开发利用低速河流中的水动能，系统的振子数目不应局限于一个，而应考虑多振子系统以提高水动能的获能效果。同时，对于多圆柱振子系统，如果不对各圆柱振子之间加以限制，那么各圆柱就会发生不等幅自由振动，振动频率也各不相同，需要配备发电机数目就要与振子数目保持一致，成本会大大增加。Bernitsas团队基于其开发的VIVACE，探讨了圆柱振子涡激振动发电的功率与效率的关系，得出发电的功率与取决于振子振幅与频率的乘积[1-2]，如式（1）所示。

式中：P为发电功率；ζ为阻尼比；mosc为振子振动质量；ma为附加质量；A为振动振幅；fosc为振动频率；fn为自振频率。该结果得到Lian等人[3]通过试验的正确性验证，并且进一步指明了该公式也适用于任意截面的柱体（包括非圆柱）。由此得知，对于涡激振动发电设备，振子振幅越大、频率越高越有利于发电装置系统的能量利用。以下给出基于上式分析的振子数量和截面形状对发电装置俘能的影响结果。

1 圆柱截面振子

1.1 单柱涡激振……

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