CN107956650B - 具有抑制振动功能的围护结构及抑制围护结构振动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有抑制振动功能的围护结构及抑制围护结构振动的方法，所述围护结构外表面具有热源，所述热源用于加热所述围护结构外表面位置处的气流边界层。加热可使气流边界层密度ρ降低，振幅减小，抑制横向振动。且围护结构迎风面位置的气流边界层被加热，该处的气流边界层密度降低，则相当于在迎风面处设置一“气流缓冲层”，上风向来流在遇到该气流缓冲层时，湍流程度得以削弱，脉动性降低，则对围护结构的顺风向冲击减小，从而能够抑制围护结构的顺风向振动。

Description

具有抑制振动功能的围护结构及抑制围护结构振动的方法

技术领域

本发明涉及风电技术领域，具体涉及一种具有抑制振动功能的围护结构及抑制围护结构振动的方法。

背景技术

请参考图1-1，图1-1为风力发电装备构成示意图。

风力发电装备的基础为塔筒10，对整机起承载作用，起围护作用，作为示例，以一个圆形截面塔筒10为例，塔筒10可以是钢筒，也可以是钢筒与混凝土塔筒的组合。塔筒10承载着风力发电装备的机舱30、发电机、风轮机20。由塔筒10、风轮机20、机舱30与发电机组成的风力发电机组完成获取风能并转化成电能的任务。转化成的电能经电力传输电缆40或电力输送母排传输，图中所示的电力传输电缆40从机舱30引出后由塔筒10顶部的电缆挡圈限位，电缆挡圈固定于电缆挡圈固定板50，然后经马鞍面支架60后沿塔筒10的内壁垂下至变流柜70处。塔筒10的下端还设有塔架门80。

转化获得的电能经过风力发电机组的开关柜控制，借助电力传输电缆40或电力输送母排导线输运至完成电力电能变换任务的变流器(在变流柜70内)，再经过变流器处理后可获得能与电网对接规则要求的电能。因此，风力发电装备的塔筒10可以说是是风力发电的塔杆，在风力发电机组装备中主要起支撑作用。

同时，塔筒10承载由机舱30、风轮机20、发电机产生的结构风荷载或由此引发的顺风向振动和横风向振动，即：风致结构振动问题。

请参考图1-2，图1-2为塔筒分段吊装的示意图。

塔筒10目前一般分段安装，如图2所示，从下至上依次为第一塔筒段11、第二塔筒段12、第三塔筒段13、第四塔筒段14、第五塔筒段15。风力发电装备的安装过程中，首先将第一塔筒段11安装于塔筒10的地基基础90上，然后其他塔筒段被逐段吊装，在相互连接之后，塔筒10顶部(图2中的第五塔筒段15)与机舱30的偏航系统连接，机舱30与发电机对接，发电机(或齿轮箱)再与风轮机20对接。

具体吊装过程如下：

吊装塔筒10前，先清洁与第一塔筒段11连接的地基基础90的基础环，把多根螺栓(如120根)螺纹处抹油后放在基础环内圈处，同时将风力发电装备的控制柜吊入到基础环内；

对第一塔筒段11的上端安装吊具，此处由主吊承担对第一塔筒段11上端的吊起，也同时对第一塔筒段11的下端安装吊具，此处由塔筒辅吊承担吊起任务，两吊车同时起吊，当第一塔筒段11的高度大于第一塔筒段11最大直径后，主吊提升第一塔筒段11上端的高度，辅吊停下，当第一塔筒段11吊到垂直地面位置后把辅吊移开，卸掉第一塔筒段11下端的吊具；

将第一塔筒段11的法兰面连接好后，把螺栓从下往上穿，带好螺母后用电动扳手拧紧，至少对螺母实施拧紧3遍工序(等到整台风力发电装备吊装工序完成后，再用力矩扳手对塔筒连接螺母实施拧紧到要求的力矩值)；

其余的塔筒段与第一塔筒段11吊装过程相同，把最上段的塔筒段吊装完毕后，准备吊装机舱。

以上这些对接、连接的安装工序都在对风电场小地域环境局部风不可预测的情况下开展施工。因此，在吊装安装过程中，常会遇到大小变化不定的阵风或持续的小风，而如上所述，这些阵风或持续风有可能对塔筒诱发振动，破坏围护结构稳定、危及现场人身和设备的安全，推迟安装工期。例如，吊装第四塔筒段14后，第四塔筒段14存在振动，导致第五塔筒段15无法对准；甚至，紧固的螺栓可能会在震动作用下断裂，从而危及安全。

目前，风电行业吊装过程工程安全要求明确规定：风速大于6m/s时禁止叶片组吊装；风速大于8m/s时严禁机舱吊装；风速大于10m/s时严禁塔筒吊装。可见，现场吊装进度、安装工期明显受到局部区域风况的限制。对于高海拔、高山地域风电场的建设而言，工期更是容易受到影响。

请参考图2～图4，图2为具有一定抑制振动功能的塔筒结构示意图；图3-1～3-6分别为圆柱涡脱(绕流脱体)与雷诺数六个区间的关系示意图，雷诺数(Re)的六个区间从图3-1至图3-6分别是，Re<5、5<Re<15、40<Re<150、150＜Re﹤3×10⁵、3×10⁵＜Re﹤3×10⁶、Re＞3×10⁶；图4为塔筒发生横向振动和顺风向振动的示意图。

根据物体结构周围气流绕流模式的不同，将结构分为钝体和像飞行器的机翼或船帆这样的流线体。

当Re<5时，流体流动将附着在圆柱体的整个表面上，即流动不分离。

当5<Re<40时，流动仍然是对称的，但出现了流动分离，在背风面形成两个对称排列的稳定漩涡，随着雷诺数的增大漩涡向外拉长，发生畸形。

40<Re<150时，从雷诺数Re＝40开始，漩涡将从圆柱体表面后方交替脱落，流入到圆柱体背后附近流体中形成剪切层，不稳定的剪切层很快卷成漩涡，向下游流动，形成卡门涡街，即涡激振动。此时的漩涡脱落是规则的，且具有周期性。

150<Re<300时，是从层流向紊流过渡的转变期，此时周期性的漩涡脱落被不规则的紊流所覆盖。

300<Re<3×10⁵时，称为亚临界区，圆柱体尾流在分离后主要表现为紊流尾流，漩涡脱落开始不规则，涡脱频率的周期可以大致定出，但涡脱时的干扰力将不再对称，而是随机的。

3×10⁵<Re<3×10⁶时，称为超临界区，漩涡脱落点向后移动，已经无法辨认涡街，成了完全无周期的涡流。

3×10⁶<Re，称为跨临界区，圆柱体后方尾流十分紊乱，但又呈现出有规律的漩涡脱落。

当均匀气流流经(横掠、绕流)钝体(圆柱体)时，在圆柱体横断面背后产生的周期性的漩涡脱落会对结构物(塔筒表面接触面)产生一个周期性变化的作用力——涡激力。被绕流的塔筒结构物下端与地下的地基基础构成单自由端振动体系(即塔筒的上端浸没在空气流中，塔筒最下端被固定在地基基础上)，当漩涡脱落频率与塔筒结构物的某阶自振频率相一致时，塔筒表面受到的周期性的涡激力(不平衡力)将引起塔筒体系结构的涡激共振(vortex-induced vibration)响应。

涡脱频率等于结构体系的塔筒及其基础振动体系的固有频率的条件，是在一定风速下才能满足的，但是固有频率为的塔筒及其基础振动体系将对漩涡的脱落产生某种反馈作用，使得涡脱的频率在一定的风速范围内被塔筒及其基础振动体系的振动频率所“俘获”，使其在这一风速范围内不随着风速的改变而改变，这种现象被称为锁定，锁定将扩大塔筒结构受涡激发生共振的风速范围。

现代大型MW级风力发电机组的塔筒高度可达60～100m，塔筒10顶部装有主机架、副机架、轮毂和叶片(即风轮机20)等主要部件。风力发电机组运行时，塔筒10受到的载荷除了顶部零部件产生的重力和风轮旋转产生的动载荷外，还要受到自然风的作用，包括顺风向和横风向两种作用形式。风吹动叶轮旋转时会对塔筒产生弯矩和力，这种由顺风向产生的弯矩和力是塔筒10发生破坏的主要原因，请参考图4中塔筒10右侧下方的虚线塔筒横截面，示出顺风向振动方向。风绕过塔筒10时产生的涡流还会引起使塔筒10发生共振破坏的横风向振动，如图4中塔筒10右侧上方的虚线塔筒横截面，示出横向振动方向。

风吹过塔筒10时，尾流左右两侧产生成对的、交替排列的及旋转方向相反的反对称漩涡，即卡门漩涡。漩涡以一定频率脱离塔筒10，使塔筒10发生垂直于风向的横向振动，也称风诱发的横向振动，即涡激振动。当漩涡的脱离频率接近塔筒固有频率时，塔筒10容易发生共振而破坏。

图2中，在塔筒10外壁缠绕设置螺旋线10a(或螺旋板)，用来抑制塔筒10表面发生的旋涡脱落。其中，螺旋线10a(或螺旋板)在不同的螺距布置时，有不同的横向振荡抑制效果；螺旋线10a高度增加利于破坏涡街发放周期，涡街生成及发放更不规则，利于抑制涡激振动，同时噪声、塔筒前后产生的阻力也逐渐增大，沿着风向俯仰振动幅度会增大。

上述技术方案存在下述技术问题：

螺旋线10a(或螺旋板)在塔筒表面的覆盖率会影响横向振荡抑制效果，覆盖率达到(或超过)50％时，抑制横向振动的效果达到最佳，但此时螺旋线10a(或螺旋板)与空气流的风致噪声对自然环境生物的严重影响是生态法规所不允许的；对于顺风向振动也并无明显效果；

另外，空气流的风速会变化，如果将螺旋线10a(或螺旋板)的特征参数(螺距、高度)加工为根据空气流的风速变化而变化，则相应的制造成本、维护成本会大幅增加。

有鉴于此，如何改善风力发电装备安装受到区域风况限制的情况，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种具有抑制振动功能的围护结构及抑制围护结构振动的方法，可利用抑制围护结构振动，改善安装受风况限制的情况。

本发明实施例提供一种具有抑制振动功能的围护结构，所述围护结构外表面具有热源，所述热源用于加热所述围护结构外表面的气流边界层，使得该气流边界层的气流密度降低。

可选地，所述热源包括接通电源且具有电气绝缘层的导线，所述电源为交流电源或直流电源。

可选地，所述围护结构外表面螺旋环绕有导线，所述导线接通交流电源，以产生交变磁通；至少螺旋环绕所述导线的围护结构的区段的外表面为结构上连续的导磁、导电材质，以在所述交变磁通经过时产生感应电势，并由该感应电势产生感应电流，并聚集于所述外表面形成集肤电流，所述集肤电流产热以加热所述围护结构外表面的气流边界层。

可选地，所述导磁、导电材质为金属材料或钕铁硼材料。

可选地，至少螺旋环绕所述导线的围护结构区段，其外表面贴附一层金属材料或钕铁硼材料制成的覆膜。

可选地，所述围护结构的外表面涂覆有防腐层；所述交流电源外置或内置于所述围护结构。

可选地，所述导线包括螺旋环绕所述围护结构的环绕段和连接至所述交流电源的连接段，所述环绕段位于所述围护结构的上部；所述交流电源和所述连接段均内置于所述围护结构。

可选地，所述围护结构螺旋环绕有所述导线的区段，上端环绕的导线疏密程度大于下端环绕的导线疏密程度。

可选地，所述热源为电热膜，所述电热膜内置电热元件，所述电热膜本身具备电气绝缘性能和导热性能。

可选地，包括沿所述围护结构环周分布的多组所述热源。

可选地，每组所述热源包括蛇线形布置或回形布置并接通电源的电热元件，所述电热元件通电并基于焦耳热效应产热、并向所述围护结构外表面热传导。

可选地，所述电热元件连通交流电源，所述电热元件在交变磁通作用下产生感应电势，由该感应电势产生感应电流，并聚集在所述围护结构的外表面形成集肤电流，所述集肤电流产热形成另一种所述热源、并向所述围护结构外表面热传导，以与所述电热元件通电并基于焦耳热效应的产热，共同联合加热所述围护结构的气流边界层。

可选地，多组所述电热元件并联设置，接通同一电源；还包括总线控制器，所述总线控制器根据风向，控制所述围护结构与当前上风向来流对应的围护结构的迎风面和/或背风面两侧的绕流脱体回流位置的所述热源开启加热。

可选地，所述总线控制器控制所述围护结构迎风面180°范围内或小于180°范围内的所述热源开启加热；所述绕流脱体回流位置为所述围护结构从正对上风向来流的位置，顺时针转动115°至125°或逆时针转动115°至125°的位置。

可选地，还设置检测所述围护结构外表面处的气流边界层温度的温度传感器，和/或检测上风向来流风速的风速传感器；

所述总线控制器根据所述温度传感器检测的温度和/或所述风速传感器检测的风速，控制所述热源的加热功率。

可选地，所述导线通过抽真空吸附于所述围护结构的外表面。

可选地，所述导线为弧形结构，其宽度方向的两侧与所述围护结构外表面之间设有柔性材料，所述导线、所述柔性材料与所述围护结构外表面之间形成腔体，以供真空抽吸。

可选地，所述导线沿其长度方向设有长槽，槽口朝向所述围护结构的外表面，所述长槽的一端封闭，另一端连通真空泵的抽吸口。

可选地，所述围护结构为风力发电机组的塔筒、电视塔或测风塔。

本发明实施例还提供一种抑制围护结构振动的方法，加热所述围护结构外表面的气流边界层，使得气流边界层的气流密度降低。

可选地，在围护结构外表面螺旋环绕导线，将所述导线接通交流电源，以产生交变磁通；至少将螺旋环绕导线的围护结构区段的外表面由结构上连续的导磁、导电材质制成，在交变磁通经过时产生感应电势，并由该感应电势产生感应电流，并聚集在所述围护结构的外表面形成集肤电流，所述集肤电流产热以加热所述围护结构外表面的气流边界层。

可选地，蛇线形布置或回形布置若干组电热元件，并接通交流电源；

所述电热元件能够通电并基于焦耳热效应产热、并向所述围护结构外表面热传导；

且所述电热元件在交变磁通经过时产生感应电势，由该感应电势产生感应电流，并聚集在所述围护结构的外表面形成集肤电流，所述集肤电流产热形成另一种所述热源、并向所述围护结构外表面热传导，以与所述电热元件通电并基于焦耳热效应的产热，共同联合加热气流边界层。

可选地，根据风向，对所述围护结构与当前上风向来流对应的迎风面和/或背风面两侧绕流脱体回流位置的区域，进行加热。

可选地，检测所述围护结构外表面处气流边界层温度，和/或检测上风向来流风速的风速；根据检测的温度和/或风速，控制所述热源的加热功率。

可选地，还检测所述围护结构的振动参数，至少根据检测的温度、风速、振动参数之一，控制所述热源的加热功率。

本方案设置热源加热边界层气流，可抑制振动，原理分析如下：

(1)气流边界层加热升温后，密度就得以降低，即围护结构外表面附近的空气密度ρ降低，振幅减小，故能够在一定程度上加强涡激振动的减振效果，也就是能够抑制横向振动。

(2)当形成加热气流边界层的热源后，围护结构迎风面位置的气流边界层被加热，该处的气流边界层密度降低，则相当于在迎风面处设置一能够吸收脉动能量的“气流缓冲层”，上风向来流在遇到该气流缓冲层时，湍流程度得以削弱，脉动性降低，即上风向来流的脉动压力提前得以吸收，吸收以后恒定不分和压力脉动变化较小的部分，经过延迟传递给围护结构外表面，即存在传递的延迟和衰减，使得围护结构的外表面对混合后的紊流来流的反馈能力降低(对上风向来流的反作用力衰减、反馈时间延迟)。则对围护结构的顺风向冲击减小，从而能够抑制围护结构的顺风向振动。

(3)在对气流边界层进行加热时，可以控制加热的具体围护结构区段。从而使得气流边界层在围护结构的高度方向上，密度分层，即不同高度的围护结构段对应的气流边界层密度不同，相应的粘性以及雷诺数均得以改变，则可以破坏上下部流场的相关性。只加热上部时，围护结构上部绕流气流质量密度较小，而围护结构下部的绕流气流多数是上风向来流底层的气流，整体上，上部绕流气流热、紊流度高，阻碍了上部围护结构后方两侧漩涡的形成，下部绕流气流温度低、打乱了上部旋涡脱落和下部旋涡脱落频率的一致性，进一步抑制涡激共振引起的横向振动。

在中国南方云、贵、川高海拔地域建设风电场，需要环绕高山修路，同时高山上吊装周期通常会长一些，风的不确定性随时会影响吊装施工，吊装费用在27-32万元/台，一旦吊装产生问题，损失巨大。本案发明人对高海拔、高山地域风电场建设实地调研，并提出了流线体的方案，使得现场吊装进度、安装工期不再受到局部区域风况的限制。流线体的设置能够确保或争取在风速小于8m/s时对机舱的可靠吊装；风速小于10m/s时对塔筒的吊装。以上两种风速下，现有吊装方式很有可能无法正常进行。本方案能够提高有限吊装时间内的安全性和吊装效率，缩短因为风的不确定性随时造成风电场建设周期的拖延、风电机组并网发电推迟造成的浪费，解决吊装过程风力发电机组承载结构的塔筒本身受风诱发的晃动所带来的对塔筒基础连接件的破坏和隐患；降低建设成本，帮助投资方及早受益、及早并网发电。

附图说明

图1-1为风力发电装备构成示意图；

图1-2为塔筒分段吊装的示意图；

图2为具有一定抑制振动功能的塔筒结构示意图；

图3-1～3-6分别为圆柱涡脱(绕流脱体)与雷诺数六个区间的关系示意图；

图4为塔筒发生横向振动和顺风向振动的示意图。

图5为本发明所提供具有抑制振动功能塔筒第一种具体实施例的结构示意图；

图6为图5中塔筒集肤电流加热的原理图；

图7为本发明所提供具有抑制振动功能塔筒第二种具体实施例的结构示意图；

图8为塔筒外表面斯托罗哈数与雷诺数的关系示意图；

图9为加热抑制顺风向振动的示意图；

图10为本发明所提供具有抑制振动功能塔筒第三种具体实施例的结构示意图；

图11为本发明所提供具有抑制振动功能塔筒第四种具体实施例的结构示意图；

图12为图11中热源的展开示意图；

图13为图11中热源沿塔筒周向分布的俯视图；

图14-1为上风向来流外掠塔筒时形成的边界层示意图；

图14-2为上风向来流作用下，塔筒表面压力变化的示意图；

图14-3为图14-1中出现扰流脱体的示意图；

图14-4为空气流外掠塔筒时，三种雷诺数Re下，塔筒局部表面努谢尔特数Nu与角度的变化曲线图。

图15为本发明实施例中导线与塔筒外表面真空吸附固定的示意图；

图16为图15中导线的轴向剖视图，为图15的俯视角度。

图1-图4中附图标记说明如下：

10塔筒、11第一塔筒段、12第二塔筒段、13第三塔筒段、14第四塔筒段、15第五塔筒段、10a螺旋线、20风轮机、30机舱、40电力传输电缆、50电缆挡圈固定板、60马鞍面支架、70变流柜、80塔架门、90地基基础；

图5-图16中附图标记说明如下：

100塔筒、101第一塔筒段、102第二塔筒段、103第三塔筒段、104第四塔筒段、105第五塔筒段；

200导线、201环绕段、202连接段、200a导体、200b绝缘体、200c长槽；

200’电热元件；

300地基基础、400电源；500温度传感器、600控制开关、700柔性材料、800总线控制器；

A感应电流、A’集肤电流、F气流缓冲层。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图5，图5为本发明所提供具有抑制振动功能塔筒第一种具体实施例的结构示意图；图6为图5中塔筒集肤电流加热的原理图。

如图5所示，塔筒100安装于地基基础300，塔筒100由五段塔筒段从下至上依次相接形成，分别为图中所示的第一塔筒段101、第二塔筒段102、第三塔筒段103、第四塔筒段104、第五塔筒段105，可以理解，塔筒100分段并不限于五段。

本实施例中，塔筒100的外表面环绕有具有电气绝缘层的导线200，图5中，导线200主要环绕在塔筒100的上部(图中是第三塔筒段103至第五塔筒段105)，呈螺旋状缠绕。环绕后的导线200使其接通电源400并形成闭合回路，电源400选取为交流电源。

此时，塔筒100选择为由结构上连续的导磁、导电材质制成，具有导磁特性时，由于导线200通入交变电流，在导线200螺旋缠绕形成的近似闭合的若干线圈中将会产生交变磁通B，如图6所示。而塔筒100同时又具有导电特性，则在该交变磁通B的感应作用下，塔筒100可以产生感应电势，继而形成感应电流A，感应电流A根据邻近效应，会在塔筒100的外表面聚集形成集肤电流A’，集肤电流A’可以产热释放热辐射，图6中塔筒100左侧外表面以向外的黑色箭头表示部分外表面区域的热辐射方向。塔筒100外表面集肤电流A’可与外表面处的气流边界层(上风向来流绕流塔筒100形成塔筒100外表面的气流边界层)对流换热、辐射加热。此时，塔筒100外表面本身即是加热的热源。

可以理解，这里的导磁、导电材质，可以是整个塔筒100采用，也可以是环绕导线200的部分塔筒区段(或称为“节”，本文所述的区段即塔筒100具有一定长度或高度落差的段落)采用，再或者可以仅仅是塔筒100的外表面采用，只要能够感应而有交变磁通B穿过，并在交变磁通作用下感应而产生感应电流A即可。导磁导电材质，例如可以是金属材质，或者钕铁硼材质等。

仅仅是塔筒100外表面导磁导电时，可以在环绕导线200的区段或者全部外表面，覆盖一层金属材料或钕铁硼材料制成的覆膜。当然，为了避免损坏，无论是整体由导磁导电材质制成，还是外表面覆盖覆膜，都可以在塔筒100的外表面再涂覆防腐层，以保护导磁导电的材料，同时又不干涉对塔筒100外表面处气流边界层的加热。

图5中，交流电源400外置于塔筒100，另外，为了便于设置、调配，电源400置放于塔筒100的底部附近，当然电源400设于其他高度位置也是可以的。塔筒100上部的振动更为明显，所以本实施例中将导线200螺旋缠绕在塔筒100的上部，螺旋环绕的部分定义为环绕段201，如图5所示，环绕段201的首端位于塔筒100中部左右，环绕段201的末端位于塔筒100顶部附近，为了接通到电源400位置，还设置连接段202，环绕段201的首端、末端分别连接一段连接段202，连接段202将环绕段201接通至电源400。共设置两段连接段202，连接段202可以直线垂下，并连接到电源400。连接段202可以是扁平电缆，从而便于贴附于塔筒100外表面固定，保证环绕段201环绕的可靠性。当然，连接段202自然垂下也是可以的。

请继续参考图7，图7为本发明所提供具有抑制振动功能塔筒100第二种具体实施例的结构示意图。

该实施例与第一实施例相同，只是电源400内置于塔筒100内，具体位于塔筒100的底部，并且相应地，连接段202也位于塔筒100内部。电源400内置的方式，使得塔筒100可以保护电源400不受外界环境损坏，也便于工作人员在内部进行维护。但此时的连接段202(图7中以虚线表示)需要自外向内地穿过塔筒100的侧壁而进入塔筒100内部，从而实现与电源400的连接。

无论电源400设于塔筒100内部还是外部，上述实施例的目的均是形成能够加热塔筒100外表面处边界层气流的热源，下面将详述设置热源以加热气流边界层，能够抑制塔筒100振动的原理。

应知，浸没在流体中的塔筒100结构物，由于流体(如：风电场的空气流)流经或横掠塔筒100结构的外表面时所产生的空气流旋涡从塔筒100(属于钝体)两侧交替脱落离开塔筒100表面导致的不平衡受力，将会在塔筒100两侧漩涡脱落处产生一个指向该侧的横向力，交替的脱落旋涡以这种方式使塔筒100结构作近似于简谐(即正弦)横风向(塔筒100上部、中部牵引下部的)强迫振动，称为涡激共振。即背景技术中所提到的卡门涡街现象诱发振动产生的涡激共振，也即横向振动。

当塔筒100结构物发生涡激共振时，作用于塔筒100结构外表面上的涡激力(即不平衡受力)近似为一个简谐力F(t)：

F(t)＝F₀sinωt (1)

式中：ω(Re，St)为旋涡脱落的频率，ωt整体为变量；

Re是雷诺数，St是斯托罗哈数；

F₀为涡激力振幅值，F₀＝(ρU²/2)CD；

ρ为塔筒100上风向来流密度；

U为塔筒100上风向来流风速；

C为塔筒100结构截面的空气动力系数；空气动力系数也称风载体型系数，它是风在工程结构表面形成的压力(或吸力)与按来流风速算出的理论风压的比值。它反映出稳定风压在工程结构及建筑物表面上的分布，并随建筑物形状、尺度、屏蔽状况以及气流方向等而异；

D为塔筒100结构外表面被流体横掠时的特征尺度，是流体经过障碍物、绕流障碍物时的障碍物面对流体形成的空间结构的特征尺度，是传热学领域通用术语。本实施例中，是指围护结构(这里是塔筒100外表面形状)与流体接触面(这里是空气流)的特征尺度，通常取垂直于风向的结构宽度，塔筒100在相应高度处的外径。

涡激力引起的塔筒100结构横向振幅变化为：

式中：K为塔筒100结构体系(可以包括机舱400)的刚度；

δ为对数衰减率(大约0.05)。

当上风向来流的风速达到一定合适的数值、并持续作用一段时间后，塔筒100结构可能发生涡激共振，此时振动的振幅A：

可以看出，当结构的截面尺寸已定，可提高提高刚度K或增大阻尼来降低涡激共振振幅，比如减小空气动力系数C、减小上风向来流密度ρ。

上式的

即斯脱罗哈数，斯托罗哈数的定义描述了漩涡脱落频率、风速和圆柱体直径之间的关系。

式中：f为涡脱频率，Hz；

U为塔筒100上风向来流风速；

D为塔筒100结构外表面被流体横掠时的特征尺度。

D在本实施例中指塔筒100不同高度处的外径。此外径会变化，当上风向来流非水平，而是以一定倾角的方式绕流塔筒100时，绕流塔筒100外围的路径形成近似椭圆，如上述气动外形的描述，这时特征尺寸D就为气动外形椭圆的当量直径(传热学专门术语，是一种假想的圆形截面的直径，即非圆形截面按照周长折算成圆形截面后的直径)。此时，被流体润湿或与流体接触的边界变得更加流线型化，远离钝化。从振动形式上看，涡激共振是带有自激与强迫双重性质的限幅振动。

斯托罗哈数可以根据雷诺数获取，与雷诺数的关系可以参考图8，图8为塔筒100外表面斯托罗哈数与雷诺数的关系示意图，横轴为雷诺数，纵轴为斯托罗哈数。雷诺数达到2×10⁵之前，斯托罗哈数为常数0.20；之后，随着雷诺数增大，斯托罗哈数先跳到0.30，再增加至0.43，随后当雷诺数等于2×10⁶时又降到0.2。因此，斯托罗哈数、D、U均是可以获得的参数，f也可以根据斯托罗哈数的公式计算获得，相应地，振幅A也可以计算获得。

据此，本方案在塔筒100外表面形成热源，加热气流边界层，达到减振效果的原理分析如下：

(1)气流边界层加热升温后，密度就得以降低，根据上述的公式(3)，即塔筒100外表面附近的空气密度ρ降低，振幅减小，故能够在一定程度上加强涡激振动的减振效果，也就是能够抑制横向振动。

(2)可以结合图9理解，图9为加热抑制顺风向振动的示意图。

当形成加热气流边界层的热源后，塔筒100迎风面位置的气流边界层被加热，该处的气流边界层密度降低，则相当于在迎风面处设置一能够吸收脉动能量的“气流缓冲层F”，上风向来流在遇到该气流缓冲层F时，湍流程度得以削弱，脉动性降低，即上风向来流的脉动压力提前得以吸收，吸收以后恒定不分和压力脉动变化较小的部分，经过延迟传递给塔筒100外表面，即存在传递的延迟和衰减，使得塔筒100的外表面对混合后的紊流来流的反馈能力降低(对上风向来流的反作用力衰减、反馈时间延迟)。则对塔筒100的顺风向冲击减小，从而能够抑制塔筒100的顺风向振动。

(3)在对气流边界层进行加热时，可以控制加热的具体塔筒区段，例如图5中只加热上部，也可以加热不同分段。从而使得气流边界层在塔筒100的高度方向上，密度分层，即不同高度的塔筒段对应的气流边界层密度不同，相应的粘性以及雷诺数均得以改变，则可以破坏上下部流场的相关性。只加热上部时，塔筒100上部绕流气流质量密度较小，而塔筒下部的绕流气流多数是上风向来流底层的气流，整体上，上部绕流气流热、紊流度高，阻碍了上部塔筒100后方两侧漩涡的形成，下部绕流气流温度低、打乱了上部旋涡脱落和下部旋涡脱落频率的一致性，进一步抑制涡激共振引起的横向振动。

关于相关性破坏后能够抑制振动见如下说明。

相关性是脉动风的重要特征，在这里它与空间两点(Z₁、Z₂)的脉动风速或塔筒100表面不同高度的两点的脉动压力有关。

相关系数ρ定义为

在两个不同高度处(Z₁、Z₂)，脉动风速的协方差定义如下：

因此，协方差是两个高度处脉动风速乘积的时间平均。等式右侧的每个风速值都减去了各自的平均值

和

在数学上，标准差的公式可写成：

式中U(t)——平均风速方向上的风速分量，其等于

u(t)为顺风向湍流分量，即平均风速方向上的脉动风速分量。

分子表示塔筒100在两个不同高度处有不同的风速，脉动风速的协方差。

协方差是两个高度处脉动风速乘积的时间平均。

湍流的总体强度可以用风速标准差或者均方根来衡量，从风速中减去平均分量，然后用偏差来量化剩余部分，对偏差平方后在做平均，最后开方，得出一个具有风速单位的物理量，获得标准差。由相关系数定义式，不同高度处风速的协方差除以标准差得到不同高度两处风速之间的相关性系数，相关性越小越好，阻碍旋涡形成后不同高度处漩涡的频率，打破频率一致性对涡激共振能量的聚集和增长，即：阻止涡激共振的增长，甚至致使涡激共振消失。

热源可以局部区段加热气流边界层或者进行不同的温度加热控制，使得塔筒100上下区段的相关性被打破，比如图5中，即改变了塔筒100上部涡激力与下部涡激力的相关性，从而抑制涡激振动，即横向振动得到抑制。对于图5中螺旋形整体环绕塔筒100的方案，也可以设置多组，例如不同高度方向分别环绕导线200，则可以实现分段加热，打破上下相关性。

以上设置热源加热气流边界层的方案，不仅减少涡激振动影响，还可以抑制顺风向振动。而且，相较于背景技术中的螺旋线方式，热源的设置，本身就可以降低噪音，满足生态法规要求；热源加热抑制振动的方式，风速的变化和热源减振功能发挥并无很强的对应关系(背景技术中螺旋线的特征参数对应于一定的风速区间)，风速变化时，通过加热调整控制，依然能够保证抑制振动功能的发挥。

在中国南方云、贵、川高海拔地域建设风电场，需要环绕高山修路，同时高山上吊装周期通常会长一些，风的不确定性随时会影响吊装施工，吊装费用在27-32万元/台，一旦吊装产生问题，损失巨大。本案发明人对高海拔、高山地域风电场建设实地调研，并提出了设置热源加热气流边界层的方案，使得现场吊装进度、安装工期不再受到局部区域风况的限制。热源的设置能够确保或争取在风速小于8m/s时对机舱的可靠吊装；风速小于10m/s时对塔筒100的吊装。以上两种风速下，现有吊装方式很有可能无法正常进行。本方案能够提高有限吊装时间内的安全性和吊装效率，缩短因为风的不确定性随时造成风电场建设周期的拖延、风电机组并网发电推迟造成的浪费，解决吊装过程风力发电机组承载结构的塔筒100本身受风诱发的晃动所带来的对塔筒100基础连接件的破坏和隐患；降低建设成本，帮助投资方及早受益、及早并网发电。

请继续查看图10，图10为本发明所提供具有抑制振动功能塔筒100第三种具体实施例的结构示意图。

该实施例与第二实施例相同，只是导线200在塔筒100上的缠绕疏密程度有所变化。如图10所示，塔筒100环绕有导线200的区段，上端环绕的导线200疏密程度要大于下端环绕的导线200疏密程度，具体在图10中，自第五塔筒段105开始，缠绕疏密程度逐渐减小，直至第三塔筒段103。如前所述，塔筒100上部的振动更为明显，而且上部塔筒100直径更小，产生集肤电流A’的面积偏小，所以将导线200缠绕的疏密程度设计为更密，这样可以增加加热能力。结合上述关于加热边界层气流的原理理解，增加加热能力后，有助于发挥抑制横向振动、顺风向振动的功能，以满足上部更强的振动抑制的需求。

上述三个实施例例举的热源为由通电导线200激发的能够形成集肤电流A’的塔筒100外表面，显然热源的设置方式并不限于此。热源也可以是敷设于塔筒100外表面的电热膜，并将电热膜涂覆有防腐层，电热膜本身具备电气绝缘性能和导热性能，电热膜通电后，直接在塔筒100外表面位置发热，也可以达到本发明的目的。

请继续参考图11-13，图11为本发明所提供具有抑制振动功能塔筒100第四种具体实施例的结构示意图；图12为图11中热源的展开示意图；图13为图11中热源沿塔筒100周向分布的俯视图。

该实施例中，热源包括多组，并且沿塔筒100周向分布，各组热源可以单独控制。热源可以是如上所述的电热膜，如图11、12所示，每一组热源的电热膜，包括电热元件200’。此处的热源可以直接是能够通电发热的电热元件200’，即基于热焦耳热效应产热，或通过沉积导体材料于基材上形成的电热膜。当然，相较而言，电热膜的加热效果更好。

如图13所示，沿塔筒100周向可以分布六组热源，分布在正西左右30度的区域、由北向西60度区域、由北向东60度区域、正东左右30度区域、由南向东60度区域、由南向西60度区域，分别以图10中的区域序号1-6表示。

加热迎风面区域(迎风面180°范围内或小于180°范围内，例如160°范围内，看而根据风向、风速等参数具体确定)可降低顺风向振动，加热背风面两侧(即迎流面两侧后方位)的绕流脱体回流位置，可以降低横向涡激振动。

关于绕流脱体回流位置，可以参考图14-1～14-4，图14-1为上风向来流外掠塔筒100时形成的边界层示意图；图14-2为上风向来流作用下，塔筒100表面压力变化的示意图；图14-3为图14-1中出现扰流脱体的示意图。

如图14-1所示，当上风向来流绕流塔筒壁100时，边界层内空气流的压强、流速、以及流向都将沿着塔筒壁100弯曲面发生很大变化，从而影响换热。由于流动界面的变化，空气流的压强大约在塔筒圆筒壁的前半部递降，即

而后又趋回升，即

特别要注意的是：塔筒壁100的壁面边界层内的空气流在持续向前流动时，它的动能将逐渐变小，其速度较边界层外低，相应的动能也较小，由于动能的消耗，空气流在塔筒弯曲壁面上的速度梯度将在壁面的某一位置趋于零，即

如图14-3所示，在虚线I起点位置，塔筒壁100壁面的空气流停止向前流动，并随即因沿着曲面向右(x方向)

而向相反的方向流动，形成图14-1中所示的回流，图14-3虚线I在壁面上的起点称为绕流脱体的起点(或称分离点，如图14-1所示的边界层分离点)，自此边界层中出现逆流向流动，形成漩涡，从而使正常边界层流动被破坏。也就是说，换热效率最大的位置实际上并非是上风向来流正对塔筒壁100的位置，而是出现在塔筒壁100的两侧位置，相应地，此处才应当是换热效率最高的位置。可以理解，获取的表面传热系数最高的位置，实际上正是扰流脱体的位置。

表面传热系数具体可以通过努谢尔特数Nu(L为传热面的几何特征长度，表现为塔筒的直径，h为空气流接触塔筒壁时所对应的塔筒壁表面的表面传热系数，k为静止流体的导热系数)来间接反应，努谢尔特数Nu为能够间接反应塔筒表面传热系数大小的无量纲数。表面传热系数由多个参数确定，根据传热学原理，努谢尔特数Nu可以简化表面传热系数的获取。

获取努谢尔特数Nu时，可以先根据外界的空气流参数获取对应的雷诺数Re(

ρ-空气流密度，μ-空气流粘性系数，d-塔筒壁100直径，u-空气流速)，再建立不同雷诺数Re下，塔筒壁100背阴侧与空气流接触形成对流的表面传热系数的变化情况。

图14-4为空气流外掠塔筒100时，三种雷诺数Re下，塔筒100局部表面努谢尔特数Nu(可反映表面传热系数的大小)与角度的变化曲线图。图14-4中的局部表面，具体为自正西的上风向来流和塔筒100接触的法向量位置，向北侧180度的范围(向南侧180度范围相同)。图14-1～14-4反映了风电场上风向来流外掠塔筒100结构外表面形成的边界层的流动特征。

图14-4中，示出三组连续曲线，分别对应三个雷诺数Re，其中由下至上，对应的雷诺数Re逐渐增大，其中竖轴为努谢尔特数Nu，横轴为角度。从图中可看出，三组曲线中能反应表面传热系数的努谢尔特数Nu的三个峰值大约出现在115-125°的位置，即随着雷诺数Re的增加，努谢尔特数Nu的峰值也在逐渐增大，代表此处换热较强，出现漩涡脱落，即绕流脱体回流的位置。可见，塔筒100从正对当前上方向来流的位置，顺时针或逆时针转动115-125°的位置，即绕流脱体回流的位置。需要说明的是，绕流脱体回流位置为一范围值，如上所述的115-125°。

图13中上风向来流的风向为正西，此时，正西方向是引起顺风向振动的方向，而上风向来流的两侧，即由西向东顺时针或逆时针115-125°的区域位置，是绕流脱体回流的位置(可以参考前述的涡激振动原理)，对应于横风向振动的位置，即图中标示的3、5区域。此时，可以开启1、3、5区域内的热源，进行加热，其余区域的热源可以关闭。开启区域1内的热源，可以降低顺风向振动；开启区域3、5内的热源，有利于降低横向振动。可知，当风向变化时，可选择对应区域的热源加热，主要是正对风向的迎流面区域的热源以及上风向来流对应的绕流脱体回流位置区域的热源。

如此设置，只要加热局部区域的空气流，即可实现振动的抑制，从而节省能源。可以理解，热源的数量、占据的区域范围并不限于图13所示，可根据实际需求和控制成本等因素增加或减少。原则上，针对抑制顺风向振动，每组热源作占据的区域大致在周向45度左右。

具体地，如图11、12所示，当热源电热元件200’或者敷设有电热元件200’的电热膜时，电热元件200’可以进行蛇形布置，图12中一组电热元件200’蛇形分布大概呈“M”形，当然，根据热源需要分布的区域面积，每一组电热元件200’的回旋次数可以是适当增减。蛇形分布的电热元件200’有利于一根电热元件200’同时布满较大的区域，加热较为均匀，并且便于电热元件200’回旋加热段的首端、末端与电源400相连接。

更重要的是，在蛇形分布时，如图11所示，电热元件200’向上再向下形成的一个环绕段，虽然下端未闭合，但也近似形成线圈(图11中一组导线200的右侧虚线区域所示，较长的矩形线圈)，环绕时可以使其尽量接近闭合。与图5实施例的原理类似，此时塔筒100或仅电热元件200’所处位置的塔筒100外表面可以是导电、导磁材质，电热元件200’连接交流电源400，从而形成交变磁通B，并在塔筒100外表面形成集肤电流A’，则根据蛇形环绕的回旋次数，可以产生若干较长矩形的线圈，产生若干区域的集肤电流A’，从而进一步增加产热的能力。当然，相较而言，图5实施例中螺旋缠绕方向的一致性，使其集肤电流A’具有更好的产热能力。

可以理解，为了形成集肤电流A’，加强热源的产热性能，电热元件200’除了进行蛇形分布，也可以采取其他排布方式，例如“回”形缠绕，“回”形缠绕更易于形成近似闭合的线圈，具有更好的产热能力。

应当知晓，该实施例中热源为电热元件200’时，电热元件200’基于其本身的属性，由焦耳热效应就可以产热导热，加热塔筒100外表面的边界层气流；而当电热元件200’通交变电流时，还可以产生集肤电流A’产热，形成另一种热源，即电热元件200’通电基于焦耳热效应的产热，和集肤电流A’产热，形成两种不同的热源，共同联合加热气流边界层。

进一步地，多组热源可以并联设置，接通同一电源400，需要说明的是，由于单独的导线200或是设有导线200的电热膜，本身即具有通电产热的特性，所以电源400并不限于交流电源，也可以连接直流电源。只是交流电源有利于产生如上所述的感应电流A，增加产热能力，并且在塔筒100外表面会聚集形成集肤电流A’，加热气流边界层的效果较好，因此，接通交流电源是较为优选的方案。

如图12所示，交流电源400与并联的多组导线200之间分别设有控制开关600，图12中具体对应有六个控制开关600。另外，还设有总线控制器800，总线控制器800可控制各控制开关600的启闭。可设置风向检测仪，将上风向来流的风向信息输出至总线控制器800，则总线控制器800可以根据风向信息确定需要开启的热源位置，从而启动对应区域的导线200通电产热。

另外，还可以设置温度传感器500，如图12所示，每组蛇形环绕的导线200位置均设有对应的温度传感器500。当热源未开启时，温度传感器500检测的气流边界层温度即上风向来流的温度，即检测风温。当热源开启后，温度传感器500的温度变化，可反馈各组热源位置的加热效果。除了该实施例，其余实施例，例如图5中缠绕在塔筒100上部的方案，也可以在塔筒100外表面位置设置温度传感器500以检测加热前、后的温度。

温度传感器500的设置除了能够反映热源的实际加热能力外，还可以结合风向、风速、气流温度等信息，反馈出加热的温度与振动抑制能力之间的关系，为了获得这种反馈，可以设置检测塔筒100振动的振动检测仪，检测塔筒100的振动参数，根据风向、风速、气流温度调整加热功率，并通过振动参数的反馈，获得最佳的抑制振动效果。获得上述反馈后，可以为其他相似的抑制振动场合提供参考。比如，对应于某一风速和气流温度，加热到一定温度即可有效抑制振动，当再遇到同样风速、风温时，可以直接控制加热到该温度，无需持续观察调整。

风速、气流温度(上风向来流的温度)和热源功率之间的对应关系可以是：

风速较小，3-5米/秒，空气流温度较低在-30℃-0℃时，这时热源功率选用较大，如1kW/m²；

风速较小，3-5米/秒，空气流温度相对较高在0℃-35℃时，这时热源功率选用较小，如0.5kW/m²；

风速较大，5-8米/秒，空气流温度较低在-30℃-0℃时，这时热源功率选用较大，如1.5kW/m²及以上；

风速较大，5-8米/秒，空气流温度相对较高在0℃-35℃时，这时热源功率选用1kW/m²左右。

以上数值只是一种例举，具体可以根据实际加热后的减振效果，进行动态调整，以达到最佳减振状态。

以上实施例中，无论是图5实施例中导线200以环绕式地整个缠绕在塔筒100，还是如图11所示，蛇形布置在塔筒外表面，都需要固定于塔筒100。固定的方式多样，例如同过紧固件紧固、粘贴，或者埋设在塔筒100外表面，等等。下述实施例还提供一种具体的固定方式。

请继续参考图15，图15为本发明实施例中导线200与塔筒100外表面真空吸附固定的示意图。

导线200可以通过抽真空的方式，吸附于塔筒100的外表面，从而可靠且便捷地实现导线200的固定。当在需要抑制振动的环境下，将塔筒100安装完毕后，如果选择拆除导线200，可以直接解除真空吸附，则导线200与塔筒100的分离也非常简便。当然，在塔筒100后续使用过程中，为了抑制振动，上述各实施例中所述的热源依然可以设于塔筒100，持续发挥其抑制顺风向和/或横风向振动的功能。

如图15所示，导线200具体可以加工为扁平结构，导线200包括其内部的导体200a和包裹导体200a的绝缘体200b。导线100宽度方向的两侧与塔筒100外表面之间设有柔性材料700，这样，导线200、两侧的柔性材料700、以及塔筒100外表面之间形成腔体，以供真空抽吸，抽吸后，腔体消除或者减小，导线200基本贴附于塔筒100的外表面。这里的柔性材料700具有较弱粘性，以便初期实现和塔筒100外表面初步定位并具有较好的密封性能，最终的固定依靠抽真空吸附于塔筒100。

请继续参考图16，并结合图15理解，图16为图15中导线200的轴向剖视图，为图15的俯视角度。

导线200沿其长度方向设有长槽200c，槽口朝向塔筒100的外表面，长槽200c的一端封闭，另一端连通真空泵的抽吸口，图16中设置两条长槽200c，显然数量并不受限制，以能够便于抽吸，且实现所需的抽真空吸附固定为目的。抽吸口设于导线200的端部，便于实现与真空泵的连接，且确保抽吸口能够抽吸到上述柔性材料700、导线200、塔筒100外表面之间形成的空腔；而且，当导线200基于真空抽吸而贴附于塔筒100外表面，柔性材料700被挤压后，导线200端部的抽吸口依然存在，可以持续抽吸，保证吸附效果。当然，真空泵也可以直接抽吸空腔。

这里设置柔性材料700便于实现初步定位和保证密封效果，可以理解，不设置柔性材料也是可以的。例如，导线200的绝缘体本身可以是具有一定柔软度的材质，并且形成槽状，以卡在塔筒100外表面上，形成供抽吸的空腔也是可以的。

以上实施例主要以塔筒100为例进行说明，可以理解，类似的围护结构均可以采用上述方式抑制振动，比如电视塔、测风塔等，可以参照理解，具体方案此处不再赘述。

综上可知，本方案加热围护结构区段(或节)边界层与上风向来流混合后的局部紊流气流的脉动成分破坏了整体上风向气流的相关性，使得塔筒的气动外形对混合后的紊流来流的反馈能力降低(如，围护结构上部分绕流气流含有大量质量密度较小，而围护结构下部分的绕流气流多数是上风向来流底层的气流，整体上，上部绕流气流热、紊流度高，阻碍了上部围护结构后方两侧漩涡的形成，下部绕流气流温度低、打乱了上部旋涡脱落和下部旋涡脱落频率的一致性。从而它们共同作用削弱、降低或阻止了围护结构外表面边界层绕流脱体时涡激共振响应；阻止围护结构上端(或称自由端)或上部涡激诱发的振动。降低相关性去抑制振动的诱发。而且，围护结构在紊流场中，随着风速的逐步增大，围护结构气流边界层从围护结构外表面热源吸收能量，湍流程度加剧，延迟气流边界层转捩，抑制振动。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (26)

1.具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，所述围护结构外表面具有热源，所述热源用于加热所述围护结构外表面的气流边界层，使得该气流边界层的气流密度降低；

所述热源包括接通电源(400)且具有电气绝缘层的导线(200)，所述电源(400)为交流电源；

所述围护结构外表面螺旋环绕有所述导线(200)，所述导线(200)接通交流电源，以产生交变磁通；至少螺旋环绕所述导线(200)的围护结构的区段的外表面为结构上连续的导磁、导电材质，所述热源还包括导磁、导电材质的区段的外表面。

2.如权利要求1所述的具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，所述导磁、导电材质为金属材料或钕铁硼材料。

3.如权利要求1所述的具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，至少螺旋环绕所述导线(200)的围护结构区段，其外表面贴附一层金属材料或钕铁硼材料制成的覆膜。

4.如权利要求1所述的具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，所述围护结构的外表面涂覆有防腐层；所述交流电源外置或内置于所述围护结构。

5.如权利要求4所述的具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，所述导线(200)包括螺旋环绕所述围护结构的环绕段(201)和连接至所述交流电源的连接段(202)，所述环绕段(201)位于所述围护结构的上部；所述交流电源和所述连接段(202)均内置于所述围护结构。

6.如权利要求1所述的具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，所述围护结构螺旋环绕有所述导线(200)的区段，上端环绕的导线(200)疏密程度大于下端环绕的导线(200)疏密程度。

7.如权利要求1-6任一项所述的具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，所述交变磁通经过所述导磁、导电材质时产生感应电势，并由该感应电势产生感应电流(A)，并聚集于所述外表面形成集肤电流(A’)，所述集肤电流(A’)产热以加热所述围护结构外表面的气流边界层。

8.如权利要求1-6任一项所述的具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，所述导线(200)通过抽真空吸附于所述围护结构的外表面。

9.如权利要求8所述的具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，所述导线(200)为弧形结构，其宽度方向的两侧与所述围护结构外表面之间设有柔性材料(700)，所述导线(200)、所述柔性材料(700)与所述围护结构外表面之间形成腔体，以供真空抽吸。

10.如权利要求9所述的具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，所述导线(200)沿其长度方向设有长槽(200c)，槽口朝向所述围护结构的外表面，所述长槽(200c)的一端封闭，另一端连通真空泵的抽吸口。

11.具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，所述围护结构外表面具有热源，所述热源用于加热所述围护结构外表面的气流边界层，使得该气流边界层的气流密度降低；

所述热源为电热膜，所述电热膜内置电热元件(200’)，所述电热膜本身具备电气绝缘性能和导热性能；

所述热源包括蛇线形布置或回形布置并接通电源(400)的电热元件(200’)，所述电热元件(200’)通电并基于焦耳热效应产热、并向所述围护结构外表面热传导；所述电热元件(200’)连通交流电源，所述电热元件(200’)在交变磁通作用下产生感应电势。

12.如权利要求11所述的具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，包括沿所述围护结构环周分布的多组所述热源。

13.如权利要求12所述的具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，多组所述电热元件(200’)并联设置，接通同一电源(400)；还包括总线控制器(800)，所述总线控制器(800)根据风向，控制所述围护结构与当前上风向来流对应的围护结构的迎风面和/或背风面两侧的绕流脱体回流位置的所述热源开启加热。

14.如权利要求13所述的具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，所述总线控制器(800)控制所述围护结构迎风面180°范围内或小于180°范围内的所述热源开启加热；所述绕流脱体回流位置为所述围护结构从正对上风向来流的位置，顺时针转动115°至125°或逆时针转动115°至125°的位置。

15.如权利要求14所述的具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，还设置检测所述围护结构外表面处的气流边界层温度的温度传感器(500)，和/或检测上风向来流风速的风速传感器；

所述总线控制器(800)根据所述温度传感器(500)检测的温度和/或所述风速传感器检测的风速，控制所述热源的加热功率。

16.如权利要求11-15任一项所述的具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，由所述感应电势产生感应电流(A)，并聚集在所述围护结构的外表面形成集肤电流(A’)，所述集肤电流(A’)产热形成另一种所述热源、并向所述围护结构外表面热传导，以与所述电热元件(200’)通电并基于焦耳热效应的产热，共同联合加热所述围护结构的气流边界层。

17.如权利要求1-6、10-15任一项所述的具有抑制振动功能的围护结构，其特征在于，所述围护结构为风力发电机组的塔筒(100)、电视塔或测风塔。

18.一种抑制围护结构振动的方法，其特征在于，

在围护结构外表面螺旋环绕导线(200)，将所述导线(200)接通交流电源，以产生交变磁通；

且至少螺旋环绕导线(200)的围护结构区段的外表面为结构上连续的导磁、导电材质，使导磁、导电材质的区段的外表面能够加热所述围护结构外表面的气流边界层。

19.如权利要求18所述的抑制围护结构振动的方法，其特征在于，至少螺旋环绕导线(200)的围护结构区段，其外表面贴附一层金属材料或汝铁硼材料制成的覆膜。

20.如权利要求18所述的抑制围护结构振动的方法，其特征在于，根据风向，对所述围护结构与当前上风向来流对应的迎风面和/或背风面两侧绕流脱体回流位置的区域，进行加热。

21.如权利要求18所述的抑制围护结构振动的方法，其特征在于，检测所述围护结构外表面处气流边界层温度，和/或检测上风向来流风速的风速；根据检测的温度和/或风速，控制所述导线(200)的加热功率。

22.如权利要求21所述的抑制围护结构振动的方法，其特征在于，还检测所述围护结构的振动参数，至少根据检测的温度、风速、振动参数之一，控制所述导线(200)的加热功率。

23.一种抑制围护结构振动的方法，其特征在于，加热所述围护结构外表面的气流边界层，使得气流边界层的气流密度降低；具体包括：

蛇线形布置或回形布置若干组电热元件(200’)，并接通交流电源；

所述电热元件(200’)能够通电并基于焦耳热效应产热、并向所述围护结构外表面热传导；

且所述电热元件(200’)在交变磁通经过时产生感应电势。

24.如权利要求23所述的抑制围护结构振动的方法，其特征在于，根据风向，对所述围护结构与当前上风向来流对应的迎风面和/或背风面两侧绕流脱体回流位置的区域，进行加热。

25.如权利要求23所述的抑制围护结构振动的方法，其特征在于，检测所述围护结构外表面处气流边界层温度，和/或检测上风向来流风速的风速；根据检测的温度和/或风速，控制所述电热元件(200’)的加热功率。

26.如权利要求25所述的抑制围护结构振动的方法，其特征在于，还检测所述围护结构的振动参数，至少根据检测的温度、风速、振动参数之一，控制所述电热元件(200’)的加热功率。

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