上海交通大学李晔教授的报告《潮流能水轮机流固耦合问题研究》首先回顾了旋转流体流固耦合问题的研究历史和当前进展，主要介绍了垂直轴风机在非定场尾流脱落特性以及水平轴风机对于尾流左右的扰动问题.进而介绍了关于风机和水轮机所进行的研究，包括将直升飞机的理论延展到风机和水轮机的研究中，进行全尺度实验，针对水平轴风力机进行尾流速度的外场测量和时域，湍流谱分析，针对水轮机发展水下拖曳技术.受到鸟类飞翔的启迪，其研究通过考虑水动力的相关特性，分析尾流和边界层的变化，以数值模拟和实验的方法优化水轮机的阵列分布.研究发现通过调整两个水轮机的转速和间距能够获得单个水轮机两倍以上的效率.通过水动力优化也可以降低水轮机的噪音.他们还介绍了利用大涡模拟的方法对水轮机和风机尾流的研究，以此获得水平轴水轮机和风机尾流场对海洋边界层和大气边界层的影响.在边界层的测量方面，报告提出新的海洋边界层和大气边界层的测量方法，即把声学和光学的方法结合在一起，考虑尾流和环境流融合，提高测量方法的准确性，使得分析验证模拟方法的时候，可以更好的认识相关物理问题.

上海交通大学刘应征教授的报告《柔性薄膜流致振动的实验研究》分别阐述了光学测量方法的改进、数据谱化法以及流致震荡的相关研究.报告中介绍到流固耦合研究中经常使用的粒子图像测速方法的改进工作，即针对目前粒子图像测速方法所存在的硬件限制和分辨率低的问题，提出通过机器学习算法，采用高空间分辨率的粒子图像测速对全场进行扫描，替换厘米级压敏和温敏粒子，通过两张照片的位移移动，通过强度差获得温度和压力信号来实现把流场压力场信号同步采集来进行多场耦合分析.另一方面的研究工作为快响应压敏漆和温敏漆在流固耦合问题中的应用.主要介绍了对压敏漆所进行的表面压力测试实验，包括对压力场和温度场进行测试中所遇到的挑战.在对温敏漆的测试方法所涉及的流固耦合问题介绍中，提到了针对高温测试中存在红外辐射的问题，所研发的新材料目前已实施了近1000?情况下的高温测量.此外还介绍了利用实验结果约束部分计算机过的数据谱化法.该方法通过修改计算参数使得小区域计算结果与实验结果保持一致一次来修正计算.报告着重阐述了仿真海豹胡须的柔性薄膜流致振动问题.利用该结构在30度以上剧烈振动这一特性，可以实现柔性薄膜的水下发电.他们研究了不同长度、间距的膜阵列中，流场和电压之间的关系，并设想利用这一特性解决工业制造中通道之间的换热问题.在关于流致振动的问题的研究方面，介绍了所进行的仿真圆柱实验.对海洋生物学中海报胡须振动问题进行了水槽实验和流致振动实验.针对水下压电薄膜供电问题，提出柔性压电薄膜发电实验，提供新型自制的供电系统，分析薄膜与流场间的流固耦合作用，比较薄膜不同的形态和排列与对应的电场之间的关系，并进行薄膜参数优化，提高发电量.

1.5 工业应用中的问题

三峡集团上海勘测设计研究院教授级高级工程师林毅峰做了《海上风电支撑结构及地基基础设计实践中若干流固耦合问题》的报告，从工程设计实践的角度，介绍了目前海上风电发展现状，海上风电设计技术现状，我国海上风电一体化载荷仿真设计中存在的问题，以及波浪-水流-海床相互作用中的流固耦合力学问题.报告指出:我国海上风能资源丰富，海上风电装机规模逐步增大，单机容量国内最大已经达到6～7MW.到2017年4月，上海海上风电核准项目容量8170MW，并网容量1480MW，位列全球第三位.针对我国海上风电面临的工程环境问题，报告提到我国台风问题突出，工程地质条件复杂，海冰和深海环境问题是设计中需要考虑的重要问题.针对海上风机支撑结构设计及分析问题，报告指出我国海上风电产业目前尚无完整的规范，同时系统性不足，缺乏顶层设计，设计手段以引进国外为主，缺乏自主的平台.在一体化载荷仿真和设计时，缺乏统一的力学模型以研究海上风电空气动力、水动力以及控制系统之间的耦合响应.由于该问题涉及到空气动力学、结构力学、动力学、水动力学、岩土力学等方面，目前仅仅只有对其共同作用的分析，还没有耦合分析的概念，而且共同作用分析时在水动力学方面仍存在很多瓶颈.报告中指出流固耦合分析对于海上风电的发展具有重要意义，在这方面有四点亟待研究的问题.一是海上风电的共振频率分析，目前海上风电设计过程中仅仅考虑了基础水体附加质量，缺乏全面的评估；二是水动力对风电结构的影响，目前的风电设计过程中忽略了流体和结构的耦合作用，随着风电向深远海的发展，基础结构柔性增大，需要考虑海上风机的流固耦合问题；三是结构的阻尼问题，由于阻尼对于疲劳载荷有着重要的影响，了解载荷变化对阻尼的影响有着重要意义.四是水流和海床之间的耦合，由于波浪水流的震荡会导致海床结构的破坏，为对刚度的衰减问题有个比较合理的评估需要进一步发展相关的数值模型.

文章来源：《水动力学研究与进展》 网址: http://www.sdlxyjyjzzz.cn/qikandaodu/2021/0302/535.html

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