海洋能是一种依附在海水里的能源，是一种清洁可再生能源，对解决能源危机和环境污染问题具有重要意义，吸引了世界上许多国家的注意，尤其是具有丰富海洋能资源的国家，大力促进各种海洋能发电装置的研究。78142

利用潮汐能发电属于传统方式，不仅成本高、设备体积庞大，而且影响地域生态环境，从而破坏渔业和旅游业的发展；对波浪能的开发，如挪威的固定式收缩波道装置,如图1-3，虽然可靠性好，但是在小波浪下系统转换效率低。

图1-3:固定式收缩波道装置

海流能作为一种海洋能，具有能流密度大等优点，且在运用发电方面时，海流能属于机械能，在转换效率和发电设备成本方面比温差能等具有优势。[4]

对涡激振动的研究十分广泛，Feng（1968）通过风洞实验验证了涡激振动横向振动为主要振动；由于海洋中的立管质量比与风洞有很大差异，Sarpkaya、Jauvtis、Stappenbelt等通过改变质量比、阻尼比、流速、顺流向与横流向频率比等进行了双自由度涡激振动研究，得到振幅、运动轨迹、相位差等运动特性结果。

而利用涡激振动此效应，进行捕获海流能的技术成为了当今世界的研究热点，它在流速仅为0。25m/s时就可以从周围流场中捕捉高密度能量，国内外许多学者利用此技术设计出各自的装备，美国密西根大学Michael Bernitsas教授团队最先提出的Vortex Induced Vibrations Aquatic Clean Energy(VIVACE)装置就是其中之一，有意识的增强涡激振动，使海流能的机械能转化为振动体的动能，提高了海流能的转换效率。J。H。Lee和Bernitsas还一起测试在高雷诺、高阻尼条件下该装置的获能的情况，发现雷诺数对涡激振动影响很大。并且，振幅比，在涡激振动同步上分支范围内，随雷诺数的增大而增大；Lin Ding等人对具有被动湍流控制装置（PTC）的涡激振动潮流能转换装置，进行了获能的数值模拟和实验研究，得出能量转换效率在数值模拟中达到了37%，同时在实验研究中达到了28%等数据。表明PTC对涡激振动有重要的影响[5]；相对于先前对受迫振动的研究，Varun Lobo等人研究由涡泄引起的自由振动的规律，不像利用受迫振动的VIVACE，Vanrun Lobo通过对有规律布置的多个柱体进行实验分析，得出多柱体的相互作用对振幅响应有影响的结论，并证明他的团队设计的装置的可行性。[6]

国内也对涡激振动有一些研究，通过数值模拟等方法得出了相关理论。以前对于涡激振动的研究，如潘志远学者对柔性立管涡激振动预报模型的研究，主要集中在减少涡激振动的发生，而涡激振动潮流能转换装置的提出，展开了对涡激振动的反向思考，使海洋流中丰富的能量转化为振动体的动能。论文网

孙飞学者[7]对不同弹簧刚度组合进行了对比试验，提出在涡激振动系统的有效弹簧刚度值相同的条件下，涡激振动响应受弹簧刚度组合影响不大，最后还通过不同振子的最大振幅曲线，确定了所建立的涡激振动耦合模型算法的合理性；由于利用涡激振动效应，从低速水流中获能发电的研究还处于初级阶段，一些参数的研究还不够深入，因此，罗竹梅学者[8]通过流固耦合数值方法，对涡激振动进行模拟，分析得到质量比对有效获取能量的速度范围有影响，较低的质量比，可得到较大的约化速度范围。另外，选取适当的固有频率，使圆柱体在涡激振动中获能的效率最大化。除此之外，还有周熙林学者对涡激振动转换装置进行了量纲分析等。

虽然国内对涡激振动的研究十分广泛，但是对涡激振动海流能转换装置方面的研究极其有限，对单柱体涡激振动的三维分析，至今还无人能得到成功理想的结果。在海流能捕获效率方面，还欠缺适合的计算模型和精确的计算公式。因此，还需通过数值模拟、理论分析和模型试验，探索并分析对涡激振动有影响的参数，达到充分利用涡激振动的目标，进而提高获取能量的效率，这对促进国内清洁能源开发提出了重大挑战。