如何防范卡門渦街對(duì)風(fēng)機(jī)塔架造成毀滅傷害？

一般來(lái)說(shuō)，風(fēng)電機(jī)組畢竟是靠風(fēng)“吃飯”的，承受每秒30米的風(fēng)速是不在話下，甚至連臺(tái)風(fēng)都能抗住，然而有時(shí)恰恰是每秒十幾米的小風(fēng)，卻“要了風(fēng)機(jī)的命”。

原因就在于當(dāng)風(fēng)吹過(guò)風(fēng)機(jī)塔架時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生“卡門渦街”。前幾天深圳虎門大橋出現(xiàn)振動(dòng)，也正是因?yàn)檫@個(gè)原因。

什么是卡門渦街？

卡門渦街是流體力學(xué)中重要的現(xiàn)象，在自然界中?？捎龅?，在一定條件下的定常來(lái)流繞過(guò)某些物體時(shí)，物體兩側(cè)會(huì)周期性地脫落出旋轉(zhuǎn)方向相反、排列規(guī)則的雙列線渦，經(jīng)過(guò)非線性作用后，形成卡門渦街。如水流過(guò)橋墩，風(fēng)吹過(guò)高塔、煙囪、電線等都會(huì)形成卡門渦街。

舉一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子，在我們升國(guó)旗的時(shí)候，旗幟升到最上空時(shí)，紅旗會(huì)來(lái)回招展，這就是卡門渦街的作用。

如果渦街的交替脫落頻率與物體的聲學(xué)駐波頻率相重合，還會(huì)出現(xiàn)共振。風(fēng)機(jī)的塔架是由一根圓圓的圓管矗立在地面上，當(dāng)流體繞流圓管時(shí)，卡門渦街的交替脫落會(huì)引起氣柱的振動(dòng)，如果渦街的交替脫落頻率與物體的聲學(xué)駐波頻率相重合，就會(huì)引發(fā)聲學(xué)共振，使之激烈振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)，圓管會(huì)錯(cuò)開，甚至破裂。

1（一階渦激振動(dòng)）

2（二階渦激振動(dòng)）

雖然卡門渦街現(xiàn)象對(duì)風(fēng)電機(jī)組暫時(shí)沒有引起非常重大的災(zāi)害，但是沒發(fā)生不代表不會(huì)發(fā)生，卡門渦街引起的震動(dòng)嚴(yán)重起來(lái)甚至?xí)箞?jiān)固的橋面扭曲坍塌。

如何防范卡門渦街對(duì)風(fēng)機(jī)塔架造成毀滅傷害？

對(duì)于一階渦激振動(dòng)，使用最多的措施是：吊裝期間，頂部塔筒加裝擾流條或是直接安裝可拆阻尼器，從而防止卡門渦街造成的漩渦。

對(duì)于二階渦激振動(dòng)，最簡(jiǎn)單粗暴的方式是：外接柴油發(fā)電機(jī)或者直接用繩子拽起來(lái)。當(dāng)然也有一些有科技感的做法：比如通過(guò)調(diào)整葉片姿態(tài)，增加機(jī)組氣動(dòng)阻尼，來(lái)抑制渦激振動(dòng)。