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涡激振动风的振动抖振按响应的性质来看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（shearlayer）。剪切层是不稳定的，当惯性力远大于粘性力/表面张力/地球引力时，剪切层即崩坏形成漩涡。这样的作用下，水流显得更加湍急闹心了。如果流速够快，或者李白大侠内力够强御剑划水的话，或许还能够看到涡街（vortexstreet）现象。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（VortexInducedVibration），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”。这座桥叫塔科马海峡吊桥（TacomaNarrowsBridge），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。所以很多长期树大招风的细长物件，其表面都不是光滑的。都有螺旋状的肋条结构，其目的是打乱漩涡脱落的周期规律——阻止涡街的形成。只要没有特定的频率，就不会产生共振，常态下的侧向力还是可以接受的钻井平台的基座海底缆绳塔形建筑鱼在水中游泳，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。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。我们熟知的风力发电机是这样：如此无齿之风电机你见过吗？这是西班牙一家叫作VortexBladeless的公司，设计风力发电机这些棒棒是如何发电的呢？高大粗壮、木秀于林的钝体迎风招展，但其表面却并没有防止涡街形成的肋片，因为它要的就是涡激振动。不难想见，这种像集体磕摇头丸的发电方式，其最大优势就是便宜。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“反者道之动，弱者道之用”乎。研究方法目前，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，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。物理实验往往很难同时提供流体的瞬时变化数据。研究方法数值方法振动问题。对于数值模拟方法，按照所使用湍流模型的不同，可以将涡激振动的数值模拟方法分为:直接数值模拟方法，雷诺平均N-S方程法，大涡模拟法，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，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，以及对于弹性体完全使用三维模型的全流域模拟等等。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+CFXFluent+AbaqusAdinaCOMSOLMultiphysics(FEMLAB)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~~