随着社会经济发展与环保的需要,人们对风能、潮汐能、海流能等可再生资源的关注日益提高。近年来,由于可再生能源领域的飞速发展,基于流致振动的发电设备不断涌现,学术界又掀起了新一轮的关于流致振动及其能量提取的研究浪潮。然而,目前基于流致振动的发电设备通常是提取钝体涡激振动所转化的能量,仅适用于较低流速范围。考虑到不同直径串列圆柱所引起的具有较高能量的驰振现象,有望基于此现象开发出新型的俘能装置并提高能量转化效率。本课题提出了基于不同直径串列圆柱的流致振动发电装置。该装置利用位于直径为d的圆柱尾流中的弹性支撑圆柱体(直径为D)的流致振动现象来进行能量的采集。圆柱的直径比为d/D=0.4。实验中均匀来流的流速U_∞范围为1.54 m/s～9.0 m/s,对应的雷诺数范围为Re=3.3×10~3～1.95×10~4。振动系统的质量比m*为802,而振动系统的阻尼比ξ为控制参量其变动范围在0.00091到0.00340之间。圆柱之间的中心距与上游圆柱直径的比值为L/d=1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5和4.0。依据下游圆柱体的振动幅值和频率,对能量采集系统的功率P及其效率η进行了优化研究。实验研究表明:当系统阻尼比较小时,会出现涡激振动和驰振区域直接相连的现象,即下游圆柱在涡激振动结束之前就已转化为驰振,意味着在实验所研究的所有约化速度U_r下均可利用柱体的振动进行能量的采集;而在高阻尼条件下,圆柱的涡激振动和驰振随着U_r的增大不能进行光滑过渡,即在某一较窄的U_r区间内下游圆柱无振动产生。此外,随着阻尼比的进一步增大,下游圆柱不发生振动的U_r范围也逐步扩大。在涡激振动阶段,由于圆柱的振幅很小,采集到的能量较少(功率小于0.0194 W),但是在驰振阶段,系统的能量采集效率较前者增大了三倍。从俘能效率的角度来看,圆柱处于涡激振动时对应的俘能效率高达28.5%,而驰振阶段对应的俘能效率为2%～5%。本文还进行了水平水洞的性能测试,运用多种测量方法对水洞进行了标定,为水洞的正常使用打下基础。