一种基于垂直风力发电机的桥梁涡激振动发电与控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115163409A(43)申请公布日2022.10.11(21)申请号202210815127.3(22)申请日2022.07.12(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人赖马树金薛耿毛彦丁何娇郝蕴张金博(74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211专利代理师孙莉莉(51)Int.Cl.F03D7/06(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种基于垂直风力发电机的桥梁涡激振动发电与控制方法(57)摘要本发明提出一种基于垂直风力发电机的桥梁涡激振动发电与控制方法。所述方法通过在桥面布置不同间距与不同类型的垂直风力发电机实现桥梁涡激振动的控制与风力发电；所述方法具体包括：步骤一、计算桥面垂直风力发电机涡振锁定区间内结构折算参数；步骤二、根据折算参数确定桥面垂直风力发电机布置方案：沿全桥侧布置垂直风力发电机，对桥面两侧垂直风力发电机对称或交错布置；步骤三、主梁涡激振动控制与垂直风力发电机发电。本发明所述垂直风力发电机在桥面均布实现了桥面风能利用与大跨度桥梁涡激振动幅值控制，同时利用来流风场提供的风能实现风力发电。CN115163409ACN115163409A权利要求书1/1页1.一种基于垂直风力发电机的桥梁涡激振动发电与控制方法，其特征在于，通过在桥面布置不同间距与不同类型的垂直风力发电机实现桥梁涡激振动的控制与风力发电；所述方法具体包括：步骤一、计算桥面垂直风力发电机涡振锁定区间内结构折算参数；步骤二、根据折算参数确定桥面垂直风力发电机布置方案：沿全桥侧布置垂直风力发电机，对桥面两侧垂直风力发电机对称或交错布置；步骤三、主梁涡激振动控制与垂直风力发电机发电：将垂直风力发电机组安置于桥面，测定桥梁自振频率与涡振锁定区间，由等间距布置的垂直风力发电机实现桥面涡激振动耗能与能量利用。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在计算折算参数时采用标准垂直风力发电机或独立设计垂直风力发电机。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一具体为：首先确定风力发电机尺寸，确定风力发电机全高H、风力发电机宽度D、单叶片高度h和单叶片宽度d；其次，计算风力发电机发电效率、计算风场折算风速V与风力发电机折算面积S；最后计算桥面在不同来流风速下的风力发电机发电能力E。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据步骤一的风力发电机宽度D确定桥面布置间距L；若交错布置则交错距离为b。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，桥面两侧风力发电机垂直间距参考桥梁宽度，同侧间距为L。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤一中，风力发电效率折算方程如式(1)‑(4)所示：S＝Cn×n×h×d(4)在标准公式(1)中E为风力发电机发电量；Cp为风能利用系数，S为结构的叶片面积；T为年发电时间，将公式(1)转化为简化风力发电机发电公式(2)，风速V为涡振锁定区间内的起振风速与脱离风速均值。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述间距L不小于2D。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述间距L取值为3D。9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1‑8任一项所述方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求1‑8任一项所述方法的步骤。2CN115163409A说明书1/6页一种基于垂直风力发电机的桥梁涡激振动发电与控制方法技术领域[0001]本发明属于风力发电与桥梁风工程技术领域，特别是涉及一种基于垂直风力发电机的桥梁涡激振动发电与控制方法。背景技术[0002]大跨度桥梁是交通运输的核心，大跨度桥梁扮演着重要角色的同时的需求也越来越多，为了减轻自重，大跨度桥梁的结构趋于细长、轻柔，使得桥梁结构在较低的风速下就可能会发生风致自激振动，风致振动的形成机理也越来越复杂，因此大跨度桥梁结构，尤其是悬索桥、斜拉桥，抗风稳定性成为了桥梁运营期间重要的控制因素之一。涡振为限幅振动，这种振动幅度不是很大，但会导致桥面行车不平顺、桥梁结构疲劳，降低桥梁使用寿命。[0003]对于桥梁主梁的涡激振动控制方法可以分为气动外形措施和结构措施。过改变结构的气动外形能优化结构的涡振性能，对结构添加中央分隔板、导流板、翼板等附属结构改变主梁的气动外型，从而影响原始的绕流场状态实现涡振控制；此外，通过结构措施能够控制大跨度桥梁的涡激振动，常用的方法包含调谐质量阻尼器TMD、电涡流阻尼器和黏弹性阻尼器等，对结构实现内部能量消耗从而实现振幅降低的目标。[0004]桥梁