涡激振动
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风的振动
按响应的性质来看
抖振 涡激振动 自激振动
驰振 颤振
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2
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”。
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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（shear layer）。
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（vortex street） 现象。
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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）。
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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。
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研究方法
流固耦合数值计算软件
Ansys+CFX Fluent+Abaqus Adina
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~~
COMSOL Multiphysics(FEMLAB)
类风机可以布置的更加密集，
也算是一种补偿。如Biblioteka ，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。
那么最后，为了使涡激振动的效率更高，在技术
上的核心问题便是：
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“什么样的节奏，是最呀最摇摆？”
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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
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研究方法
固体在流体漩涡作用下而产生的振动，称为涡激振动（Vortex Induced Vibration），简称VIV
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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”。
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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Vortex Bladeless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。
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不难想见，这种像集体磕摇头丸的发电方式，其最大优势
7
塔
形
钻井平台的基座
建
筑
海底缆绳
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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。
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。
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
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谢谢！
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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。
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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。
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危害及预防
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这座桥叫塔科马海峡吊桥 （Tacoma Narrows Bridge），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
涡激振动发电
◆项 目 特 点
3 ）适应流向可变 ：现有常规水轮机往往只在面对 某一方向来流时才能有效获取能量，而本装置对于 不同方向来流都会产生同样的往复运动。对流向没 有严格限制，这一特性对利用周期性往复流动的海 洋潮流具有很高的实用价值。
4 ）工作可靠安全 ：摆动式装置稳定的往复摆动 工作，可避免水中杂物缠绕而导致装置停止工作的 现象。低频摆动相对于高速旋转运动对于水中生物 生存的影响要小得多。
◆ 设计原理
涡激振动是一种流体力学现象，它是由于黏性流 体经过一个非线性型体，物体背后发出的涡列而引起 的物体的剧烈振动，当合理的控制系统的雷诺系数以 及振动体固有的频率时，可以在较低的流速下获得较 高的驱动力和振幅，这就为高效的提取低俗水流中的 能量提供了保证。
◆ 设计方案
振动部分
底部的振子是由一个连接器和3个薄铜管组成，它 们可以将水中的潮汐能充分的 转换成振动，然后，将振动 通过4个一定刚度的弹簧连接 的侧架，达到一定的频率， 进一步增大振幅。
涡激振动发电
参赛队员：韩孝彬 曹月健 崔加旺
◆ 研究背景
考虑到我国的具体海洋环境，我国虽有长达 5000 多公里的海岸线及较丰富的潮流能储藏量， 根据统计：我国沿海地区 130 个可利用水道中的 潮流能蕴藏量约13948.5MW，但我国沿海的潮流总 体上流速偏小，水深较浅尤，有相当多潮流流速 在 1.0m/s 左右的海域。由于潮流能的能量密度 与流速的立方成正比，传统水力发电的方法，是 使用涡轮机，不过需要至少3m/s的流速才能发电。 而涡机振动发电技术可用流速不到1m/s的水流来 发电。因此技术颇具发电潜力，甚至是流速缓慢 的河流也适用，成本也低于其它能源。
◆ 设计方案
能量转换部分
当达到最大振动时，由连杆组成的摇杆 曲柄部分开始工作，将单一的往复直线运 动转换成单向的转动带动：
涡激振动实验装置的设计
实验目标
（1）垂直方向的强迫振荡并记录刚性管件模型三个方 向受力的时历 （2）水平方向的强迫振荡并记录刚性管件模型三个方 向受力的时历 （3）垂直方向和水平方向同时强迫振荡并记录刚性管 件的模型三个方向受力的时历 我们的目标是为该实验提供能在水平和垂直方向上变速运 行的装置，能在较短的时间内实现加速和减速的功能，垂 直和水平方向既能分别独立运动，又能同时协调运动，从 而带动实验对象以简谐振荡的模式运动
涡激振动实验装置的 设计
涡激振动概述
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”。
涡激振动概述
在处理涡激振动问题时，把流体和固体弹性系统作为一 个统一的动力系统加以考虑，并找到两者的耦合条件，是解 决这个问题的重要关键。在涡激振动过程中，流体的动压力 是一种作用于弹性系统的外加载荷，动压力的大小取决于弹 性系统振动的位移、速度和加速度;另一方面， 流体动压 力的作用又会改变弹性系统振动的位移、速度和加速度。这 种互相作用的物理性质表现为流体对于弹性系统在惯性、阻 尼和弹性诸方面的耦合现象。
涡激振动概述
由惯性耦合产生附连质量，在有流速场存在的条件下，由 阻尼耦合产生附连阻尼，由弹性耦合产生附连刚度。流体的附 连质量、阻尼和刚度取决于流场的流动特征参量（诸如流速、 水深、流量等）、边界条件以及弹性系统的特性，其关系式相 当复杂。用实验或理论方法求出这些附连的量，是水弹性问题 研究中的重要课题。源自研究方法 1.实验法。
涡激振动方法的
0引言结构的涡激振动（VIV ）在许多工程领域具有实际意义[1]。
例如，涡激振动可以引起热交换器管的振动；涡激振动还影响上升管道将石油从海底运输到岸上的动力；涡激振动对于工程结构设计具有重要意义，例如桥梁、大烟囱，还有船舶和陆地车辆的设计；并且涡激振动还能引起海洋中的绳索结构的大幅度振动。
关于涡激振动的众多问题中的这几个事例是非常重要的。
1研究涡激振动的目的研究流体涡激振动的目的总的来说就是研究许多对于一般的流激振荡和对于特殊的涡激振动的影响因素，并且通过物理和数值试验，理论分析和物理的角度指导设计数据的获取。
研究流体涡激振动的最终目的是为了理解，预测和防止涡激振动（最好是没有阻力的情况），一部分就像研究在工业中较为关注的流体-结构耦合一样通过基础的直接数值模拟（DNS 谱方法），通过获得尽可能多的Navier-Stokes （N-S ）数据点（控制参数在期望范围内），还有一部分通过采用雷诺时均Navier –Stokes 方程（RANS ）,大涡模拟（LES ）（用改进的亚格子尺度模型），和他们的各种结合来研究。
数值模拟方法是受到全新的测量和流体的流动显示技术的指导和启发，主要是无干扰技术：数字粒子图像测速技术(DPIV),激光多普勒测速技术(LDV)，TR-PIV ，压敏涂料，智能材料和其他一些在未来几年一定会出现的手段。
这些技术与大规模的基准实验必定会增强对于采用非常大雷诺数的数值模拟实验的指导作用[2]。
2涡激振动的实验研究从根本上说，有两种方法用来研究漩涡脱落引起的振动的影响。
第一种方法，通过分析作用在安装在水中或风洞中的圆柱的强迫振动得到结果。
第二种方法，漩涡脱落与物体振动之间的相互作用是通过直接研究安装在弹性基础上的圆柱得到的，即自激振动。
这个基座使用可调弹簧与阻尼器做成的。
事实上，第二种选择是试图直接研究涡街脱落现象的方法。
从另一方面说，第一种方法就是一种分析漩涡脱落与结构体的振动之间的相互作用的间接方法。
基于功率方程的圆柱体涡激振动研究
基于功率方程的圆柱体涡激振动研究涡激振动是一种重要的流固耦合问题，通常发生在流体经过圆柱体等物体时，因尾流和湍流的作用而产生的激励力，导致物体发生振动。
圆柱体涡激振动在许多领域中都有着广泛的应用，比如建筑工程、风力发电、航空航天等。
为了更好地研究圆柱体涡激振动问题，我们可以基于功率方程来进行研究。
首先，我们需要了解功率方程在涡激振动中的应用。
功率方程是描述振动过程中能量转换的重要方程，可以帮助我们分析涡激振动中的能量转换过程。
在圆柱体涡激振动中，流体经过圆柱体时会受到激励力的作用，使圆柱体发生振动。
这时，我们可以通过功率方程来计算激励力对圆柱体的功率输入，从而了解振动过程中的能量交换情况。
其次，我们可以通过分析功率方程中的各项来探讨涡激振动中的耗散机制。
在圆柱体涡激振动中，由于粘性阻力等因素的存在，能量会不可避免地被耗散掉。
通过功率方程，我们可以计算出振动系统中各个环节的功率损失，从而揭示出耗散机制对振动系统的影响。
另外，我们还可以通过功率方程来优化圆柱体的结构设计。
在实际工程中，圆柱体的结构参数对涡激振动有着重要的影响。
通过分析功率方程，我们可以得出不同结构参数对振动系统能量转换效率的影响，从而指导优化圆柱体的设计方案，减小振动系统的能量损耗，提高系统的性能。
总之，基于功率方程的圆柱体涡激振动研究可以帮助我们更深入地理解振动系统中的能量转换和耗散过程，为优化设计提供理论支持。
未来，在圆柱体涡激振动领域的研究中，我们可以进一步深化功率方程的应用，结合数值模拟和实验研究，探索出更多新颖的振动控制方法，为实际应用提供更好的技术支持。
海洋立管的涡激振动模型预测方法
海洋立管的涡激振动模型预测方法海洋立管的涡激振动是指在海水流动下，立管表面附近形成的涡流引起立管产生振动的过程。
这种振动会对海洋工程设施的稳定性和寿命产生重要的影响。
为了预测和评估海洋立管的涡激振动，可以使用多种数值模拟方法，其中包括CFD方法、子结构方法和模型试验方法等。
1.CFD方法：计算流体力学（CFD）方法是一种基于数值求解流体力学方程的计算方法。
对于涡激振动问题，可以使用CFD方法模拟流体流动并预测立管的振动响应。
CFD方法的优点在于可以考虑复杂的流动场和立管的几何形状，可以提供详细的流场信息和振动特性。
然而，CFD方法需要大量的计算资源和较长的计算时间，并且对参数的设定和模型的准确性有一定要求。
2.子结构方法：子结构方法是将立管分解为多个小的部分，然后对每个部分进行振动分析的方法。
该方法可以减小计算的复杂性，并将问题简化为多个子问题的求解。
子结构方法可以在不同的涡流条件下对立管的振动特性进行预测，并可以考虑不同部位的结构响应差异。
然而，子结构方法忽略了整体流场和结构之间的相互作用，可能会导致结果的不准确。
3.模型试验方法：模型试验是通过建立立管的物理模型，进行涡激振动实验，并测量振动响应和流场信息。
模型试验方法可以提供直观的实验结果，并可以考虑实际中不可预测的因素。
模型试验方法的缺点是成本高昂，需要大量的实验设备和时间。
此外，模型试验结果的适用性可能受到尺寸效应和相关性的限制。
综上所述，预测海洋立管的涡激振动模型可以使用CFD方法、子结构方法和模型试验方法等。
这些方法各有优劣，研究人员可以根据具体的需求和限制选择合适的方法或将它们结合起来使用，以便更好地预测和评估海洋立管的振动特性。
海洋立管多模态涡激振动分岔
海洋立管多模态涡激振动分岔汇报人：日期:•引言•海洋立管多模态涡激振动的基本理论目录•海洋立管多模态涡激振动的实验研究•海洋立管多模态涡激振动的数值模拟研究•海洋立管多模态涡激振动分岔的机理研究目录•结论与展望01引言研究背景与意义•背景：海洋立管是海洋油气开发中的重要设施，其安全稳定运行对于海洋资源的开发利用至关重要。
然而，由于海洋立管所处环境的复杂性和多变性，其受到多种因素的影响，其中涡激振动是一个重要的因素。
涡激振动可能导致立管结构的疲劳损伤和破坏，从而影响油气开发的安全和稳定性。
因此，研究海洋立管多模态涡激振动分岔问题具有重要的实际意义和应用价值。
国内研究现状国内在海洋立管涡激振动方面取得了一定的研究成果，主要集中在涡激振动的实验研究、数值模拟和防治措施等方面。
然而，对于多模态涡激振动分岔的研究尚处于起步阶段，需要进一步深入探讨。
国外研究现状国外在海洋立管涡激振动方面进行了大量的研究，涉及实验研究、数值模拟和理论分析等方面。
尤其是在多模态涡激振动分岔方面，国外已经取得了一定的研究成果，为实际工程应用提供了重要的理论支撑和实践指导。
研究现状总结目前，国内外对于海洋立管涡激振动的研究已经取得了一定的成果，但多模态涡激振动分岔问题的研究仍然是一个难点和热点。
因此，开展海洋立管多模态涡激振动分岔问题的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
国内外研究现状02海洋立管多模态涡激振动的基本理论涡激振动现象涡激振动是由流体流动诱导的振动现象，其特点是振动频率与流体的流动频率相接近。
在海洋立管中，涡激振动是由于管体周围流体的周期性流动所引起，这种流动可能是由于风、浪、潮汐等自然因素或管道内部流体流动所产生。
0102多模态涡激振动在海洋立管中，多模态涡激振动可能同时存在，且各模态之间存在耦合效应，导致更为复杂的振动行为。
多模态涡激振动是指管道在不同频率和模态下的振动现象，这些模态可能是弯曲、扭转、纵向等不同形式。
防止风电机组柔性塔筒涡激振动措施
防止风电机组柔性塔筒涡激振动措施1、使用柔性塔筒风电机组吊装需预测吊装期间风速，不得超过厂家规定；达到厂家规定高度后使用缆风绳和扰流条。
吊装过程准备充分，最后一节塔筒与机舱必须同时吊上，避免无机舱长时间放置。
2、机舱安装后塔筒扰流条保持安装，并使用机舱缆风绳。
如存在风轮无法及时吊装，在此期间需要每天派人巡视机组扰流条及缆风绳安装情况。
3、风轮吊装结束后执行变桨抗涡，将三支桨叶角度分布设置为厂家规定角度，并拍照确认叶片在空中的姿态。
吊装人员在离开风机前确认叶片保持在抗涡激角度，叶片角度正确。
在执行变桨抗涡激操作成功后，才允许拆除塔筒扰流条和机舱缆风绳。
吊装完成后应尽快将液态阻尼器正确就位。
4、运行风电机组掉电后，应在监控系统上确认风机是否进入变桨抗涡激模式；优先对出现通讯中断、或者报出未进入抗涡激模式的风机就地检查确认是否存于抗涡激模式，风机断电后所有机位100%目视巡检。
针对掉电后未进入抗涡激的风机，应尽快使用发电机供电完成手动变桨抗涡激操作。
5、风电机组就地维护和检修时，应手动将风机置于变桨抗涡激状态，变桨功能受限时，可以手动偏航对风抑制涡激。
叶片螺栓维护过程中发现振动过大，应在确保两支桨叶在安全位置的情况下，将作业中的桨叶手动变桨至零度。
6、风电机组发生安全链故障，应优先快速恢复安全链故障，或手动偏航抗涡、手动变桨抗涡。
变桨系统故障时，如果振动过大，可在两支叶片在＞85度的情况下，将任一可控桨叶手动变桨至0度，激活变桨抗涡；如果三支桨叶均不受控，执行手动偏航对风操作，待振动减小后再进入轮毂执行手动变桨抗涡。
7、不拆除叶轮更换大部件时，首选主控变桨抗涡策略；主控变桨抗涡策略不可用时，使用手动偏航对风+机舱缆风绳抗涡策略；在风轮锁锁定的情况下，使用变桨抗涡激方案，应确保0°桨叶角需处于风轮水平线以上。
8、叶片更换时首选机舱缆风绳或塔筒缆风绳抗涡策略，缆风绳方案受限时可采用扰流条方案。
涡激共振现象
涡激共振现象
嘿，今天咱们聊聊涡激共振现象。
这东西听起来高大上，其实就是水流和物体表面摩擦产生的那些“嗡嗡”声。
记得有一次，我在河边散步，看到一个大石头，突然一阵阵“嗡嗡嗡”的声音从石头下面传出来，像是在抗议，又像是在唱歌。
我好奇地问边上的一位老渔民：“老哥，这石头咋会唱歌呢？”老渔民一笑：“哎呀，这叫涡激共振，简单说就是水流和石头表面的摩擦，产生了频率一致的振动，就像人唱歌一样，发出了声音。
”
哦，原来如此。
我继续追问：“那这现象有啥用呢？”老渔民琢磨了一下，笑着说：“用处可大了。
咱们渔民就用这个原理来探测鱼群。
当鱼群游动时，会产生涡流，和石头摩擦产生共振，我们就能听到‘嗡嗡’声，据此判断鱼群的位置。
”
我瞪大了眼睛，惊讶地问：“真的吗？那得有多灵敏的耳朵啊！”老渔民摇摇头：“耳朵灵敏不重要，重要的是对水性的了解。
我们渔民在这片水域摸爬滚打了大半辈子，对水里的动静早已经了如指掌。
”
说着，老渔民拿起渔网，笑着对我说：“来，我带你体验一下。
”我跟着他来到河边，他让我靠近那块会“唱歌”的石头，耳边果然传来了“嗡嗡”声。
突然，声音变得急促，老渔民迅速将渔网撒向水中，很快，他手里就提着一条大鱼。
我感叹道：“这涡激共振现象可真神奇啊！”老渔民笑着摇摇头：“别看它神奇，但也不能小看了大自然的力量。
我们得尊重自然，才能从自然中获益。
”。
海洋立管涡激振动的研究现状_热点与展望
第27卷 第4期2009年12月海 洋 学 研 究JOURNAL OF MARINE SCIENCESVol.27 No.4Dec .,2009文章编号:10012909X (2009)0420095207收稿日期:2008210218作者简介:黄旭东(1969-),男,天津市人,副教授,主要从事工程测量及海岸结构物设计理论研究。
海洋立管涡激振动的研究现状、热点与展望黄旭东1,张 海1,2,王雪松1(1.天津城市建设学院土木工程系,天津 300384;2.天津大学建筑工程学院,天津 300072)摘 要:随着深海油气资源的开采,越来越多的研究者开始关注海洋立管的涡激振动问题。
在海洋环境下,洋流是海洋立管的涡激振动的主要原因。
当洋流流经立管时会在立管的两侧产生交替的泄涡,导致立管受到横流向和顺流向的脉动流体力。
这被认为是海洋立管涡激振动的主要诱因。
海洋立管的涡激振动是一个异常复杂的工程问题,它涉及许多科学上悬而未决的难题,如紊流、流动分离、分离点的漂移等等。
此外,事先无法确定的立管的位置和立管与洋流之间的相互作用又大大增加了解决这一问题的难度。
尽管近几十年里科学界在此方面做了大量的研究工作,一个能够准确、高效、经济地预报海洋立管涡激振动的方法仍然没有得到。
即便如此,最近的研究工作依然在许多方面作出了突出的成就。
首先介绍了涡激振动的背景知识和基础理论。
随后,回顾了近年来海洋立管涡激振动方面的研究成果。
接着,重点介绍了当前海洋立管涡激振动领域内的两个热点研究问题,即:在多大程度上立管的顺流向振动能够影响立管的横流向振动,以及尾流的三维效应是如何影响立管的涡激振动响应的。
最近的研究发现,当结构与流体的质量比小于6时,顺流向振动能显著增大横流向振动的振幅。
最近的研究还发现,立管尾流的三维特性和立管受到流体力的轴向相关度有密切关系。
随着流动的发展(海流折合速度从0增加到12),立管尾流的三维特性发生变化,在初期,立管尾流的三维特性不明显,流体力的轴向相关度基本等于1,也就是说,流体力和立管的位移响应是同步的,因此能量不断地由海流向立管转移,导致立管的振幅不断增大。
基于有限元的风电塔筒涡激振动分析
基于有限元的风电塔筒涡激振动分析文|燕鹏，殷俊，张天贺，杨万强，卢华兴，刘伟塔筒是风电机组的主体承重部分，大部分塔筒是外表面光滑且内部中空的圆柱形结构。
根据流体力学原理，当风流经光滑圆柱形塔筒的表面时，会在塔筒的两侧交替产生风流旋涡，进而在塔筒的两侧产生周期性的涡激载荷。
由于涡激载荷的存在，塔筒整体会产生额外的应力和形变，又由于涡激载荷是周期性变化的，因此会在塔筒上产生明显的周期性振动响应，即为塔筒的涡激振动，而塔筒的振动又会反过来影响流体产生的旋涡。
当流过塔筒表面的风速达到一定值时，风速的变化将不再影响涡街脱落的频率，此时涡街脱落的频率与塔筒的固有频率一致，这种现象即为涡激振动的“锁定”现象。
若当前风速为临界风速，且发生“锁定”现象，风电塔筒将在涡激振动频率的激励下发生共振，从而造成塔筒的疲劳损伤。
剧烈的涡激振动将导致风电塔筒断裂甚至倒塌，因此，控制风电塔筒的涡激振动对于提升风电整机运行的可靠性是非常必要的。
在研究中，可将风电塔筒涡激振动问题简化为流体的圆柱绕流问题。
雷诺数Re是表示流体特性的无量纲常数，在圆柱绕流问题中，圆柱体后的涡街脱出频率与雷诺数有关，因此，雷诺数是影响涡激振动的主要因素之一。
如图1所示，当Re<5时，为定常流动，流体沿着圆柱体表面流动，没有旋涡产生；当5<Re<40时，在塔筒背风面上产生剪切层，出现两个上下对称的旋涡，紧贴圆柱表面；当40<Re<150时，仍然为层流流动，但产生了明显的旋涡脱出，开始出现明显的卡门涡街现象；当150<Re<300时，为湍流流动，此时的卡门涡街现象也较为明显；当300<Re<3×105时，称为亚临界区，旋涡按一定的频率脱落；当3×105<Re<3.5×106时，称为过渡区，产生的旋涡不明显，呈不规则形态；当Re>3.5×106时，称为超临界区，旋涡的脱落又出现了明显的周期性。