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振动式风力发电机是通过流体诱发振动将风能（流体动能）转化为振动能的，而流体诱发振动（Flow Induced Vibrations）作为一种具有结构破坏性的负面现象在日常生活和工业上大量存在，如卡门涡街诱发电缆振动、机翼颤振、梁的驰振、管排的绕振等等[5]。为了避免流体诱发振动的发生，人们对这些现象进行了广泛的研究，对各种诱发振动的机理已有了一定的认识。25825
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一般的风力发电机包括风力机和发电机二部分。风力机是整个系统能量转换的首要环节，它截获来自外部的流动空气所具有的动能，并将其转换为能够带动发电机发电的有用机械能，它不仅决定了风力发电机整个系统的有效功率的输出，而且直接影响风力发电机的安全稳定运行性能。无论风力发电机应用于静止系统或设备，还是运动的载体，由于其风力机的气动特性都很复杂，所以，一直以来风力机的设计和空气动力特性的研究成为国内外研究的重要方向，其中，风能获取、最佳运行机理和控制方法，是研究的关键。最早开展基于流体诱发振动的风力发电机研究的是美国的Harry Diamond研究所，该所于上世纪优尔七十年代开展了基于环音振荡器的磁电式发电机的研究工作[6]，该类型发电机作为引信电源已成功地应用到美国多种型号的弹丸中。此后关于振动式风力发电机的研究鲜见报道，直到最近十年，由于对微型低功耗、自供电电子器件的需求使得振动式风力发电机获得了空前广泛的关注。基于种类繁多的流体诱发振动机理，各国研究学者提出了各式各样的振动式风力发电机。论文网
卡门涡街诱发振动的风力发电机主要有两种结构形式：一是利用钝体漩涡脱落后产生的交替变化的压力场，驱动发电机结构的振动，然后由振动能量转换为电能[7]；另一个是利用钝体弹性支撑时，自身发生的涡激振动[8]。Andreopoulos等人[4,9-10]对圆柱体诱发卡门涡街的第一类发电机进行了数值模拟和实验研究（表1）。他们的模拟方法考虑了流体动力学、结构振动以及电子元件响应三者的耦合问题，模拟结果（开路电压）与实验结果吻合较好[4]。他们还利用PIV（粒子图像测速仪）对卡门涡街诱发弹性悬臂梁振动的流场特性进行了测量[10]。
利用声学共振原理的谐振腔式风力发电机如图1.1所示，当外界气流流入谐振腔后减速，使腔内气压升高。由于柔性梁具有很小的刚度，将向上弯曲，而机械回复力使其回到原位。当外界风速达到一定值时，柔性梁将形成自激振荡，使压电梁产生周期性形变，在压电梁上、下表面引出电极便可以为负载供电，实现风能的获取与转换。
图1.1 谐振腔式风力发电机[11]
颤振现象是一种自激的发散振动，具有大振幅和大变形的特征。在一定的风速条件下，作用在结构上流体的压力与结构的振动方向一致时，结构就会从流体中吸取能量，增加结构的振幅；一旦结构从流体中吸收的能量大于自身损耗能量时，结构的振幅就趋于无穷大，但结构的非线性会将振幅限制在有限的范围内。2011年美国康奈尔大学Bryant等人[12]在 PZT 压电悬臂梁的自由端铰链一个机翼结构用于收集风能（图1.2），机翼发生颤振带动压电梁一起振动，临界风速降低到了 1.9m/s。
图1.2 颤振式风力发电机
驰振又称失速颤振，与颤振类似也是一种气动弹性振动，但与颤振相比，其振动频率较低，但振幅更大。由于驰振具有临界速度低，振幅大等优点[16]，近几年吸引了很多学者的关注