抑制围护结构振动的环绕体设备和方法

摘要

本发明公开一种抑制围护结构振动的环绕体设备和方法，设备包括能够环绕所述围护结构的环绕体，所述环绕体还设有升降器，所述升降器设有进气流道和排气流道，所述升降器通过所述排气流道排气以驱动所述环绕体上下浮动。由于升降器驱动环绕体上下“扫刷”，则可以在浮动高度范围内，不断地改变不同高度塔筒段的攻角和气动外形，阻碍塔筒后方两侧漩涡的形成，使得塔筒上下漩涡脱落频率一致性被打乱，抑制涡激振动的发生。而且，环绕体在上下浮升下沉时，也会摆动、与塔筒外壁碰撞，破坏塔筒附近边界层绕流，也是能够阻碍漩涡形成，抑制振动。

权利要求

1.抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，包括能够环绕所述围护结构的环绕体(200)，所述环绕体还设有升降器(208)，所述升降器(208)设有进气流道(208a)和排气流道(208b)；

气体能够吸入所述进气流道(208a)，并从所述排气流道(208b)向下或斜向下排出，以控制所述环绕体(200)浮升，所述排气流道(208b)排气压力降低或停止排气，所述环绕体(200)下沉。

2.如权利要求1所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述进气流道(208a)沿进气方向渐缩，所述排气流道(208b)沿排气方向渐扩。

3.如权利要求2所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述升降器(208)包括旋翼机、驱动所述旋翼机的电动机、控制所述电动机转动的控制模块，以及为所述电动机、所述控制模块供电的电源模块。

4.如权利要求1所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述环绕体(200)为能够在空气作用下自动浮升的流线体。

5.如权利要求4所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述环绕体(200)包括相对设置的头部(201)和尾部(202)，所述头部(201)至所述围护结构的距离小于所述尾部(202)至所述围护结构的距离，以使所述头部(201)始终朝向上风向来流。

6.如权利要求5所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述环绕体(200)的所述头部(201)向两侧渐扩，然后逐渐向后收拢再呈逐渐扩张，扩张形成所述尾部(202)，所述尾部(202)的外缘呈弧面，以使所述环绕体(200)的外部轮廓类似鱼状。

7.如权利要求5所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述环绕体(200)的所述头部(201)向两侧渐扩，然后两侧大致平行延伸至所述围护结构的后方，并收拢形成尾部(202)，所述尾部(202)的外缘呈弧面。

8.如权利要求7所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述环绕体(200)在俯视角度，其头部呈三角状；在侧视角度，整体呈倒梯形。

9.如权利要求8所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述环绕体(200)的所述头部(201)设有一个所述升降器(208)，所述尾部(202)的两侧分别设有一个所述升降器(208)。

10.如权利要求1-9任一项所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述环绕体(200)呈环状，且具有环形空腔，所述环形空腔内部充满气体，所述气体的密度小于空气密度。

11.如权利要求1-9任一项所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述环绕体(200)还设有水平推进器(209)，所述水平推进器(209)设有排气流道，所述排气流道顺着上风向来流，与上风向来流风向一致，向所述围护结构进行排气。

12.如权利要求11所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述水平推进器(209)包括风机，所述风机为旋翼机或轴流风机或离心机，还包括驱动所述风机的电动机，控制所述电动机转动的控制模块，以及为所述电动机、所述控制模块供电的电源模块；

还包括设于所述环绕体(200)的距离传感器或接触传感器，所述距离传感器或所述接触传感器能够检测所述环绕体(200)迎风侧的内侧表面，与所述围护结构外壁之间的间距；

所述控制模块根据所述距离传感器或所述接触传感器的距离信号，控制所述电动机的转动。

13.如权利要求12所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，还包括检测所述环绕体(200)除迎风侧之外其他部分的内侧表面与所述围护结构外壁之间间距的距离传感器或接触传感器；

所述升降器(208)的控制模块接收各所述距离传感器或所述接触传感器的距离信号，当距离信号反馈出所述环绕体(200)内侧表面与所述围护结构外壁存在环向间隙时，控制所述升降器(208)的排气以带动所述环绕体(200)升降。

14.如权利要求11所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述环绕体(200)包括相对设置的头部(201)和尾部(202)，所述头部(201)至所述围护结构的距离小于所述尾部(202)至所述围护结构的距离，以使所述头部(201)始终朝向上风向来流；

所述水平推进器(209)设于所述环绕体(200)的头部(201)。

15.如权利要求1-9任一项所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，还包括涡街检测装置(700)，所述涡街检测装置(700)包括红外发射器(701)和红外接收器(702)；相对上风向来流，所述红外发射器(701)和所述红外接收器(702)，分别位于所述围护结构两侧的后方，且二者相对，所述红外发射器(701)发出的红外线能够检测到所述围护结构两侧后方的气流漩涡(W)。

16.如权利要求15所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述红外发射器(701)和所述红外接收器(702)的间距等于或略大于所述围护结构在迎流面上的最大宽度。

17.如权利要求16所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述环绕体(200)包括相对设置的头部(201)和尾部(202)，所述头部(201)至所述围护结构的距离小于所述尾部(202)至所述围护结构的距离，以使所述头部(201)始终朝向上风向来流；所述红外发射器(701)和所述红外接收器(702)分别设置于所述环绕体(200)两侧的后方。

18.如权利要求17所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，还包括控制器以及检测所述围护结构横向振动频率的振动检测仪；

所述红外接收器(702)接收的红外线信号基于漩涡(W)而发生强弱周期性变化，形成周期性强度脉动信号并传输至所述控制器，所述控制器根据所述周期性强度脉动信号，获取当前的空气流绕流围护结构出现的绕流脱体漩涡脱落频率。

19.如权利要求18所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述控制器判断所述围护结构不同区段对应的所述漩涡脱落频率与检测的所述围护结构的横向振动频率是否满足预定关系，预定关系为：漩涡脱落频率与所述横向振动频率相等或差值处于预定范围内或存在整数倍关系；

所述控制器控制所述升降器(208)在满足所述预定关系的围护结构区段内驱动环绕体(200)上下浮动。

20.如权利要求19所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述振动检测仪实时检测所述围护结构的横向振动频率，所述控制器根据所述横向振动频率控制所述升降器(208)带动所述环绕体(200)上下浮动的幅度和/或速率。

21.如权利要求20所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述环绕体(200)还设有测距传感器(200d)，所述升降器(208)根据所述测距传感器(200d)检测的高度信号控制所述环绕体(200)上下浮动的幅度。

22.如权利要求21所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述控制器控制所述升降器(208)带动所述环绕体(200)在所述围护结构的上部浮升。

23.如权利要求1-9任一项所述的抑制围护结构振动的环绕体设备，其特征在于，所述围护结构为风力发电机组的塔筒、电视塔或测风塔。

24.抑制围护结构振动的方法，其特征在于，设置环绕所述围护结构的环绕体(200)，并设置升降器(208)，所述升降器(208)通过吸入气体，再向下或斜向下排出气体以驱动所述环绕体(200)浮升，排气压力降低或停止排气，所述环绕体(200)下沉，以打乱所述围护结构在上下浮动区域内，气流上下漩涡脱落频率的一致性。

25.如权利要求24所述的抑制围护结构振动的方法，其特征在于，相对上风向来流，在所述围护结构两侧的后方，一侧发射红外线，另一侧接收红外线，接收红外线过程中，接收到的红外线信号基于漩涡(W)穿越而发生强弱周期性变化，形成周期性强度脉动红外信号，根据该周期性强度脉动红外信号获取当前的空气流绕流围护结构出现的绕流脱体漩涡脱落频率。

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，同时检测所述围护结构的横向振动频率，将漩涡脱落频率与所述围护结构横向振动频率对比，判断所述围护结构不同区段对应的所述漩涡脱落频率与检测的所述围护结构的横向振动频率是否满足预定关系，预定关系为：漩涡脱落频率与所述横向振动频率相等或差值处于预设范围内或存在整数倍关系；

控制升降器(208)在满足所述预定关系的围护结构区段内驱动环绕体(200)上下浮动。

27.如权利要求26所述的抑制围护结构振动的方法，其特征在于，实时检测所述围护结构的横向振动频率，根据所述横向振动频率控制所述环绕体(200)上下浮动的幅度和/或速率。

28.如权利要求24所述的抑制围护结构振动的方法，其特征在于，

相对上风向来流，在所述围护结构两侧的后方，一侧发射红外线，另一侧接收红外线，接收红外线过程中，接收到的红外线信号基于漩涡(W)穿越而发生强弱周期性变化，表明所述围护结构背风面出现绕流脱体漩涡(W)脱落；

判断漩涡脱落发生的围护结构区段；

如果漩涡脱落发生在高度方向较大范围内，则控制所述环绕体(200)在该较大高度范围内的上部高度区段上下升降；

如果漩涡脱落发生在高度方向较小范围内，则控制所述环绕体(200)在该较小高度范围内进行上下升降；

如果漩涡脱落发生在对应于所述围护结构在高度方向的多个区段，则先控制所述环绕体(200)在该多个区段的上部的区域进行上下升降，然后控制所述环绕体(200)在该多个区段的下部的区域去上下升降。

29.如权利要求24所述的抑制围护结构振动的方法，其特征在于，

相对上风向来流，在所述围护结构两侧的后方，一侧发射红外线，另一侧接收红外线，接收红外线过程中，接收到的红外线信号基于漩涡(W)穿越而发生强弱周期性变化，形成周期性强度脉动红外信号，根据该周期性强度脉动红外信号获取当前的空气流绕流围护结构出现的绕流脱体漩涡脱落频率；

根据检测的绕流脱体漩涡脱落频率，判断漩涡脱落频率一致的区段；

如果所述围护结构的一区段出现频率一致的漩涡脱落，则控制所述环绕体(200)在该区段内主动上下升降；

如果所述围护结构若干间隔开的区段出现频率一致的漩涡脱落，则沿高度方向按照从上到下的顺序，依次在各区段内控制所述环绕体(200)主动上下升降。

30.如权利要求28或29所述的抑制围护结构振动的方法，其特征在于，同时检测所述围护结构的横向振动频率，控制所述环绕体(200)主动升降还需满足下述条件：检测到所述围护结构的横向振动频率；

或，检测到所述围护结构的横向振动频率，且所述横向振动频率大于预设频率值。

说明书

抑制围护结构振动的环绕体设备和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及风电技术领域，具体涉及一种抑制围护结构振动的环绕体、设备、吊装塔筒的方法。

背景技术

[0002] 请参考图1-1，图1-1为风力发电装备构成示意图。

[0003] 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。

[0004] 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。

[0005] 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。

[0006] 请参考图1-2，图1-2为塔筒分段吊装的示意图。

[0007] 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。

[0008] 具体吊装过程如下：

[0009] 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；

[0010] 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；

[0011] 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)；

[0012] 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。

[0013] 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。

[0014] 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。

[0015] 请参考图2～图3-6，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、56
×10。

[0016] 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环绕体。

[0017] 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。

[0018] 当5

[0019] 40

[0020] 150

[0021] 300

[0022] 3×105

[0023] 3×106

[0024] 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。

[0025] 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。

[0026] 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。风绕过塔筒10时产生的涡流还会引起使塔筒10发生共振破坏的横向振动。

[0027] 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。

[0028] 图3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。

[0029] 上述技术方案存在下述技术问题：

[0030] 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；

[0031] 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。

[0032] 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

[0033] 为解决上述技术问题，本发明提供一种抑制围护结构振动的环绕体设备和方法，该设备和方法可利用环绕体上下浮动抑制围护结构振动，改善安装受风况限制的情况。

[0034] 本发明实施例提供的抑制围护结构振动的环绕体设备，包括能够环绕所述围护结构的环绕体，所述环绕体还设有升降器，所述升降器设有进气流道和排气流道，所述升降器通过所述排气流道排气以驱动所述环绕体上下浮动。

[0035] 可选地，所述进气流道沿进气方向渐缩，所述排气流道沿排气方向渐扩。

[0036] 可选地，所述升降器包括旋翼机、驱动所述旋翼机的电动机、控制所述电动机转动的控制模块，以及为所述电动机、所述控制模块供电的电源模块。

[0037] 可选地，所述环绕体为能够在空气作用下自动浮升的流线体。

[0038] 可选地，所述环绕体包括相对设置的头部和尾部，所述头部至所述围护结构的距离小于所述尾部至所述围护结构的距离，以使所述头部始终朝向上风向来流。

[0039] 可选地，所述环绕体的所述头部向两侧渐扩，然后逐渐向后收拢再呈逐渐扩张，扩张形成所述尾部，所述尾部的外缘呈弧面，以使所述环绕体的外部轮廓类似鱼状。

[0040] 可选地，所述环绕体的所述头部向两侧渐扩，然后两侧大致平行延伸至所述围护结构的后方，并收拢形成尾部，所述尾部的外缘呈弧面。

[0041] 可选地，所述环绕体在俯视角度，其头部呈三角状；在侧视角度，整体呈倒梯形。

[0042] 可选地，所述环绕体的所述头部设有一个所述升降器，所述尾部的两侧分别设有一个所述升降器。

[0043] 可选地，所述环绕体呈环状，且具有环形空腔，所述环形空腔内部充满气体，所述气体的密度小于空气密度。

[0044] 可选地，所述环绕体还设有水平推进器，所述水平推进器设有排气流道，所述排气流道顺着上风向来流，与上风向来流风向一致，向所述围护结构进行排气。

[0045] 可选地，所述水平推进器包括风机，所述风机为旋翼机或轴流风机或离心机，还包括驱动所述风机的电动机，控制所述电动机转动的控制模块，以及为所述电动机、所述控制模块供电的电源模块；

[0046] 还包括设于所述环绕体的距离传感器或接触传感器，所述距离传感器或所述接触传感器能够检测所述环绕体迎风侧的内侧表面，与所述围护结构外壁之间的间距；

[0047] 所述控制模块根据所述距离传感器或所述接触传感器的距离信号，控制所述电动机的转动。

[0048] 可选地，还包括检测所述环绕体除迎风侧之外其他部分的内侧表面与所述围护结构外壁之间间距的距离传感器或接触传感器；

[0049] 所述升降器的控制模块接收各所述距离传感器或所述接触传感器的距离信号，当距离信号反馈出所述环绕体内侧表面与所述围护结构外壁存在环向间隙时，控制所述升降器的排气以带动所述环绕体升降。

[0050] 可选地，所述环绕体包括相对设置的头部和尾部，所述头部至所述围护结构的距离小于所述尾部至所述围护结构的距离，以使所述头部始终朝向上风向来流；

[0051] 所述水平推进器设于所述环绕体的头部。

[0052] 可选地，还包括涡街检测装置，所述涡街检测装置包括红外发射器和红外接收器；相对上风向来流，所述红外发射器和所述红外接收器(702)，分别位于所述围护结构两侧的后方，且二者相对，所述红外发射器发出的红外线能够检测到所述围护结构两侧后方的气流漩涡。

[0053] 可选地，所述红外发射器和所述红外接收器的间距等于或略大于所述围护结构在迎流面上的最大宽度。

[0054] 可选地，所述环绕体包括相对设置的头部和尾部，所述头部至所述围护结构的距离小于所述尾部至所述围护结构的距离，以使所述头部始终朝向上风向来流；所述红外发射器和所述红外接收器分别设置于所述环绕体两侧的后方。

[0055] 可选地，还包括控制器以及检测所述围护结构横向振动频率的振动检测仪；

[0056] 所述红外接收器接收的红外线信号基于漩涡而发生强弱周期性变化，形成周期性强度脉动信号并传输至所述控制器，所述控制器根据所述周期性强度脉动信号，获取当前的空气流绕流围护结构出现的绕流脱体漩涡脱落频率。

[0057] 可选地，所述控制器判断所述围护结构不同区段对应的所述漩涡脱落频率与检测的所述围护结构的横向振动频率是否满足预定关系，预定关系为：漩涡脱落频率与所述横向振动频率相等或差值处于预定范围内或存在整数倍关系；

[0058] 所述控制器控制所述升降器在满足所述预定关系的围护结构区段内驱动环绕体上下浮动。

[0059] 可选地，所述振动检测仪实时检测所述围护结构的横向振动频率，所述控制器根据所述横向振动频率控制所述升降器带动所述环绕体上下浮动的幅度和/或速率。

[0060] 可选地，所述环绕体还设有测距传感器，所述升降器根据所述测距传感器检测的高度信号控制所述环绕体上下浮动的幅度。

[0061] 可选地，所述控制器控制所述升降器带动所述环绕体在所述围护结构的上部浮升。

[0062] 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。

[0063] 本发明实施例还提供一种抑制围护结构振动的方法，设置环绕所述围护结构的环绕体，驱动所述环绕体上下浮动，以打乱所述围护结构在上下浮动区域内，气流上下漩涡脱落频率的一致性。

[0064] 可选地，相对上风向来流，在所述围护结构两侧的后方，一侧发射红外线，另一侧接收红外线，接收红外线过程中，接收到的红外线信号基于漩涡穿越而发生强弱周期性变化，形成周期性强度脉动红外信号，根据该周期性强度脉动红外信号获取当前的空气流绕流围护结构出现的绕流脱体漩涡脱落频率。

[0065] 可选地，同时检测所述围护结构的横向振动频率，将漩涡脱落频率与所述围护结构横向振动频率对比，判断所述围护结构不同区段对应的所述漩涡脱落频率与检测的所述围护结构的横向振动频率是否满足预定关系，预定关系为：漩涡脱落频率与所述横向振动频率相等或差值处于预设范围内或存在整数倍关系；

[0066] 控制所述升降器在满足所述预定关系的围护结构区段内驱动环绕体上下浮动。

[0067] 可选地，实时检测所述围护结构的横向振动频率，根据所述横向振动频率控制所述环绕体上下浮动的幅度和/或速率。

[0068] 可选地，相对上风向来流，在所述围护结构两侧的后方，一侧发射红外线，另一侧接收红外线，接收红外线过程中，接收到的红外线信号基于漩涡穿越而发生强弱周期性变化，表明所述围护结构背风面出现绕流脱体漩涡脱落；

[0069] 判断漩涡脱落发生的围护结构区段；

[0070] 如果漩涡脱落发生在高度方向较大范围内，则控制所述环绕体在该较大高度范围内的上部高度区段上下升降；

[0071] 如果漩涡脱落发生在高度方向较小范围内，则控制所述环绕体在该较小高度范围内进行上下升降；

[0072] 如果漩涡脱落发生在对应于所述围护结构在高度方向的多个区段，则先控制所述环绕体在该多个区段的上部的区域进行上下升降，然后控制所述环绕体在该多个区段的下部的区域去上下升降。

[0073] 可选地，相对上风向来流，在所述围护结构两侧的后方，一侧发射红外线，另一侧接收红外线，接收红外线过程中，接收到的红外线信号基于漩涡穿越而发生强弱周期性变化，形成周期性强度脉动红外信号，根据该周期性强度脉动红外信号获取当前的空气流绕流围护结构出现的绕流脱体漩涡脱落频率；

[0074] 根据检测的绕流脱体漩涡脱落频率，判断漩涡脱落频率一致的区段；

[0075] 如果所述围护结构的一区段出现频率一致的漩涡脱落，则控制所述环绕体在该区段内主动上下升降；

[0076] 如果所述围护结构若干间隔开的区段出现频率一致的漩涡脱落，则沿高度方向按照从上到下的顺序，依次在各区段内控制所述环绕体主动上下升降。

[0077] 可选地，同时检测所述围护结构的横向振动频率，控制所述环绕体主动升降还需满足下述条件：

[0078] 检测到所述围护结构的横向振动频率；

[0079] 或，检测到所述围护结构的横向振动频率，且所述横向振动频率大于预设频率值。

[0080] 上风向来流经过环绕体后，在对应于环绕体的位置，气流方向和路径发生了变化，破坏了环绕体附近上风向气流的相关性，打乱了环绕体和其他位置气流旋涡脱落频率的一致性，从而使得它们共同作用削弱，降低或阻止了塔筒外表面边界层绕流脱体时涡激共振响应，也就阻止了塔筒涡激诱发的振动。

[0081] 尤为重要的是，由于升降器驱动环绕体上下“扫刷”，则可以在浮动高度范围内，不断地改变不同高度塔筒段的攻角和气动外形，阻碍塔筒后方两侧漩涡的形成，使得塔筒上下漩涡脱落频率一致性被打乱，抑制涡激振动的发生。而且，环绕体在上下浮升下沉时，也会摆动、与塔筒外壁碰撞，破坏塔筒附近边界层绕流，也是能够阻碍漩涡形成，抑制振动。

[0082] 以上方式在减少涡激振动影响时，相较于背景技术中的螺旋线方式，当环绕体在升降器驱动而上下浮动时，在一定高度区域内打破上下气流相关性，抑制涡激振动，同时提高绕流效果，此时，风速的变化和环绕体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)，无论风速如何变化，浮升的环绕体在其浮动高度区域内均可以正常地抑制振动，还可以根据振动情况，调整浮动区域和浮动的快慢，以提高抑制涡激振动的能力，并且噪音较小，可满足生态法规要求。

[0083] 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，并提出了环绕体的方案，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。环绕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

[0084] 图1-1为风力发电装备构成示意图；

[0085] 图1-2为塔筒分段吊装的示意图；

[0086] 图2为具有一定抑制振动功能的塔筒结构示意图；

[0087] 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；

[0088] 图4为本发明所提供环绕有环绕体的塔筒的一种具体实施例的结构示意图；

[0089] 图5-1为图4的俯视图；

[0090] 图5-2为图4中环绕体的俯视图；

[0091] 图5-3为图5-2中I部位的局部放大示意图；

[0092] 图5-4为图4中II部位的局部放大示意图；

[0093] 图5-5为图4中气流经升降器排出的结构示意图；

[0094] 图5-6为图4中环绕体随上风向来流风向变化而摆动的示意图；

[0095] 图6为图4中环绕体浮升或下沉的示意图；

[0096] 图7为环绕体上下浮动时对上风向来流绕流塔筒形成总脉动风力的削弱的示意图；

[0097] 图8为翼形攻角示意图；

[0098] 图9为塔筒未环绕环绕体时的气动外形示意图；

[0099] 图10为图4中上风向来流攻角和气动外形改变的示意图；

[0100] 图11为塔筒外表面斯托罗哈数与雷诺数的关系示意图；

[0101] 图12-1为另一种环绕体环绕塔筒的结构示意图；

[0102] 图12-2为图12-1中环绕体的结构示意图；

[0103] 图12-3为图12-2中环绕体的俯视图；

[0104] 图13为设有拉住环绕体的系绳的塔筒结构示意图；

[0105] 图14为图4中环绕体在下沉和浮升不同位置处，塔筒与环绕体之间间隙S大小的变化示意图；

[0106] 图15为气流从间隙S处向上流出的示意图；

[0107] 图16为另一种环绕体的俯视图；

[0108] 图17为图4中环绕体部分内侧外表面的展开示意图，此时的弹性球体未受到挤压；

[0109] 图18为图17中弹性球体受到挤压后的示意图；

[0110] 图19为图18中III部位的局部放大示意图；

[0111] 图20为带有回收环绕体的回收装置的塔筒示意图；

[0112] 图21为图20中IIII部位的局部放大示意图；

[0113] 图22为图20中环绕体的俯视图；

[0114] 图23为塔筒俯仰振动的示意图；

[0115] 图24为设有环绕体后，振动被抑制从而与机舱安装的过程示意图。

[0116] 图1-图3-6中附图标记说明如下：

[0117] 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；

[0118] 图4-图24中附图标记说明如下：

[0119] 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；

[0120] 200环绕体、201头部、202尾部、203弹性球体、203a内藏部、203b外露部、204气门芯、205内部管路、206无线电子锁、207中部通孔、208升降器、208a进气流道、208b排气流道、209水平推进器、200a外侧外表面、200b内侧外表面、200c对接面、200d测距传感器；

[0121] 300地基基础；

[0122] 400机舱、401气体收集装置、402回收口、403回收管；

[0123] 500叶轮；

[0124] 600系绳、601系绳段、602弹性段；

[0125] 700涡街检测装置、701红外发射器、702红外接收器、703支撑杆；

[0126] S间隙；W漩涡；

[0127] R缩放流道、R1渐缩流道、R2喉部、R3渐扩流道。

具体实施方式

[0128] 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。

[0129] 请参考图4，图4为本发明所提供环绕有环绕体的塔筒的一种具体实施例的结构示意图；图5-1为图4的俯视图；图5-2为图4中环绕体的俯视图；图5-3为图5-2中I部位的局部放大示意图；图5-4为图4中II部位的局部放大示意图；图5-5为图4中气流经升降器208排出的结构示意图；图5-6为图4中环绕体随上风向来流风向变化而摆动的示意图。

[0130] 如图4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。

[0131] 塔筒100套设有环绕体200，如图4所示，环绕体200环绕塔筒100的第四塔筒段104。请参考图5-2，环绕体200呈完整的环状，具有中部通孔207，以实现对塔筒100的环绕，容纳塔筒100。本实施例中的环绕体200具体呈“鱼”状，从图5-2可看出，环绕体200为仿生结构，左端为环绕体200的头部201，对应于“鱼嘴”的位置，右端为环绕体200的尾部202，对应于“鱼尾”。

[0132] 请参考图5-4，环绕体200上设有升降器208，升降器208设有排气流道208b，升降器208通过排气流道208b排气以驱动环绕体300上下浮动。升降器208内部包括旋翼机，驱动所述旋翼机的电动机，可以是伺服电机，升降器208内部还包括控制所述电动机转动的控制模块，还设有为控制模块和电动机供电的电源模块，电源模块可以是蓄电池、无线充电装置或太阳能电池。旋翼机转动时，可以吸入气体并将其通过排气流道208b排出，排气方向设为向下或斜向下，以产生向上的浮升力，从而控制环绕体200向上浮升，叶轮机排气压力降低或停止排气，环绕体200又可以下沉，实现环绕体200的上下浮动控制。

[0133] 图5-4、5-2中，环绕体200呈鱼状，环绕体200的头部设有一升降器208，靠近中部的尾部位置也设有一升降器208，这样升降器208在带动环绕体200浮升下降时，会更加平稳。应当理解，升降器208的数量以及位置并不限于图5-2中的方案，可根据环绕体200的具体形状，在相应位置布置一定数量的升降器208，以达到平稳升降的目的。

[0134] 如图5-5所示，升降器208具体包括进气流道208a、与之相通的排气流道208b，所述进气流道208a沿进气方向渐缩，所述排气流道208b沿排气方向渐扩。进气流道208a沿进气方向渐缩，这样可以提高进气的流速，增加吸入的进气量，并且流速是逐渐增大，利于降噪；排气流道208b沿排气方向渐扩，可以增加压力，提高浮升力，同样速度也是逐渐变化，利于降噪。另外进气流道208b的进气口方向可朝向上风向来流倾斜，这样有利于进一步降噪，降低升降器208的功率要求。

[0135] 升降器208的进气流道208a、排气流道208b、叶轮机、控制模块、电源等，可以是整体安装在一壳体内，然后装配到环绕体200上。也可以如图5-4所示，在环绕体内部制成安装腔，形成进气流道208a、排气流道208b，并装配叶轮机、控制模块和电源，这样排气便于驱使环绕体200浮升。单独配设电源，电源可以是蓄电池，从而更好地适应于环绕体200在空中浮动的工作状态。

[0136] 如图6、图7所示，图6为图4中环绕体200浮升或下沉的示意图；图7为环绕体200上下浮动时对上风向来流绕流塔筒100形成总脉动风力的削弱的示意图。

[0137] 本实施例中，塔筒100仅环绕一个环绕体200，可以浮升到第五塔筒段105，也可以下沉到如图6所示的第三塔筒段103，当然附图仅是示例说明，具体的浮升高度区域不限于此。

[0138] 可知，当升降器208驱动环绕体200上下浮动时，相当于沿塔筒100高度方向(至少是在塔筒100的上部，上部振动更为明显)上下移动，类似于“刷子”上下扫刷。

[0139] 在解释通过上述环绕体200上下浮动以及后续其他特征实现抑制塔筒100振动具体原理的过程中，会涉及“攻角”、“气动外形”“相关性”等专业术语，下文一并作阐释。

[0140] 具体原理可以参考图8-图10，图8为翼形攻角示意图；图9为塔筒100未环绕环绕体200时的气动外形示意图；图10为图4中上风向来流攻角和气动外形改变的示意图。

[0141] 攻角(英文：Attack Angle)，有时也称迎角，为流体力学名词。对于翼形截面S来说，攻角α定义为翼弦L与上风向来流速度之间的夹角，抬头为正，低头为负。如图8所示，在设置环绕体200的位置，经环绕体200头部201后倾斜向上的气流形成正攻角(与左右水平方向的夹角)，经环绕体200头部201后向下倾斜的气流形成负攻角，塔筒100对应形成椭圆形的气动外形。

[0142] 气动外形(AerodynamicConfigurations)是指在气体介质中运动的物体为减少运动阻力，而采用的适合在该介质中运动的外形。气动外形主要是针对导弹、飞机等飞行器而提出的概念，本文则应用于塔筒100。气动外形具体是指飞机、导弹在飞行状态下所受到的升力、阻力、力的方向、大小，与其本身的截面、长度、推力、稳定性等会影响飞行物飞行的客观因素所组成的一个函数值，由这个函数值来决定飞行物的外形。

[0143] 当上风向来流方向改变时，气动外形随之改变，上风向来流方向水平时，气动外形是圆形，如图9所示，上风向来流水平接触塔筒100时，气动外形均是圆形，为钝体，图10中第五塔筒段105位置未设置环绕体200，气动外形也呈圆形(即塔筒100的横截面形状)；当向上或向下倾斜时，气动外形将会呈椭圆形。由环绕体200的流线形状引起塔筒100的气动外形变化也不尽相同，如图10所示，中部椭圆形的气动外形，攻角相对较小；下侧椭圆形气动外形，长短轴比值相较于中部更大，攻角相对较大，更流线形化。

[0144] 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。

[0145] 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)：

[0146] F(t)＝F0sinωt  (1)

[0147] 式中：ω(Re，St)为旋涡脱落的频F率，ωt整体为变量；

[0148] Re是雷诺数，St是斯托罗哈数；

[0149] F0为涡激力振幅值，F0＝(ρU2/2)CD；

[0150] ρ为塔筒100上风向来流密度；

[0151] U为塔筒100上风向来流风速；

[0152] 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；

[0153] 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。

[0154] 涡激力引起的塔筒100结构横向振幅变化为：

[0155]

[0156] 式中：K为塔筒100结构体系(可以包括机舱400)的刚度；

[0157] δ为对数衰减率(大约0.05)。

[0158] 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：

[0159]

[0160] 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。

[0161] 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。

[0162] 式中：f为涡脱频率，Hz；

[0163] U为塔筒100上风向来流风速；

[0164] D为塔筒100结构外表面被流体横掠时的特征尺度。

[0165] 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形化，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。

[0166] 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11，图11为塔筒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。

[0167] 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。

[0168] 据此，本方案在塔筒100上环绕环绕体200，达到减振效果的原理分析如下：

[0169] 上风向来流经过环绕体200后，在对应于环绕体200的位置，气流方向和路径发生了变化，破坏了环绕体200附近上风向气流的相关性，打乱了环绕体200和其他位置气流旋涡脱落频率的一致性，从而使得它们共同作用削弱，降低或阻止了塔筒100外表面边界层绕流脱体时涡激共振响应，也就阻止了塔筒100涡激诱发的振动。

[0170] 尤为重要的是，由于升降器208驱动环绕体200上下“扫刷”，则可以在浮动高度范围内，不断地改变不同高度塔筒段的攻角和气动外形，阻碍塔筒100后方两侧漩涡的形成，使得塔筒100上下漩涡脱落频率一致性被打乱，抑制涡激振动的发生。而且，环绕体200在上下浮升下沉时，也会摆动、与塔筒100外壁碰撞，破坏塔筒100附近边界层绕流，也是能够阻碍漩涡形成，抑制振动。

[0171] 如图7所示，由于塔筒100上部(塔筒100此时上端属于自由端，下端被固定，涡街发放产生不平衡的横风向作用力，这些作用力相对塔筒100基础固定端来讲，力臂较长)产生振动时，振动力矩最大，破坏较强，故将环绕体200设于塔筒100的上部，在图中所示的L高度区域内，上下浮动，当处于δy1时，气流对应于f1位置，此处上下受到环绕体200的干扰，下沉到δyi时，干扰fi位置的气流，依次类推δyj、δyn位置，各位置在被扰动的同时，沿着塔筒100外壁竖立高度方向，上下段外表面涡街发放产生不平衡的横风向作用力的一致性(不平衡的横风向作用力的属性，同方向且同频率)被破坏或被打破，则L高度区域内总脉动风力(不平衡的横风向作用力携带方向属性求和后的数值)被削弱。

[0172] 而且，基于环绕体200的主动浮动式设计，在仅设置一个环绕体200时，即可对塔筒100不同高度的外壁边界层绕流产生破坏作用，抑制涡激振动。当然，环绕体200的数量并不受限制，当塔筒100高度较高，需要抑制振动的区段(本发明所述的区段即具有一定长度或高度落差的塔筒段落)长度更长时，也可以设置两个以上的环绕体200，共同在升降器208作用下上下浮升，破坏塔筒100外壁边界层绕流。

[0173] 相关性是脉动风的重要特征，在这里它与空间两点的脉动风速或塔筒100表面不同高度的两点的脉动压力有关。

[0174] 相关系数ρ定义为

[0175] 在两个不同高度处(Z1、Z2)，脉动风速的协方差定义如下：

[0176]

[0177] 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

[0178] 在数学上，标准差的公式可写成：

[0179]

[0180] 式中U(t)——平均风速方向上的风速分量，其等于

[0181] 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。

[0182] 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。

[0183] 协方差是两个高度处脉动风速乘积的时间平均。

[0184] 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。

[0185] 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，并提出了环绕体200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。环绕体200的设置能够确保或争取在风速小于8m/s时对机舱400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。

[0186] 需要说明的是，上述的环绕体200可以设置为能够自动浮升的流线体结构，这样，升降器208不需要产生很大的浮升力，当不需要浮动时，升降器208无需提供浮升力，从而处于不工作的状态，以节省电源。但应当理解，即便环绕体200不能浮动，也是可以的，完全由升降器208驱动即可。

[0187] 本方案中环绕体200设为鱼形，为能够浮升的流线体结构，在流体力学领域，属于比较成熟的方案，例如飞机机翼，本方案中采用鱼状的仿生结构(海洋里的鱼类基于其身体外形，大多可以实现在流体中的浮升，例如墨鱼)，浮升主要是依靠上表面和下表面形成压差而产生浮升力。

[0188] 图4所示的鱼状流线形的环绕体200还可以进一步提高抑制涡激振动的效果。当上风向来流接触到环绕体200的头部201时，基于流线形设计，将会至少分成四部分：一部分气流经环绕体200的头部201后向上倾斜，一部分气流经环绕体200头部201后向下倾斜，还有部分气流左右分开，向环绕体200的两侧流动。

[0189] 显然，当上风向来流的气流一部分向上倾斜时，形成正攻角，向下倾斜的部分形成负攻角。如之前所述，上风向来流绕流塔筒100与环绕体200接触时，将会获得气动外形的变化，塔筒100相对绕流气流变得流线形后的空气动力系数C变小，可以理解为阻力得以降低，从而也可以降低涡激共振振幅A，减小振动。

[0190] 可进一步量化分析，当气动外形变成椭圆形时，空气动力系数C能够从一般的1.2降低到0.6左右，甚至更小，大幅降低阻力，减小振动。形象理解，当上风向来流水平掠过塔筒100时，与塔筒100外表面接触的为圆形气动外形，属于钝体，风向需要突变，将引起较大不平衡力，而攻角改变后，气动外形为椭圆形，流体(即空气流)沿着塔筒100表面向后(即：下风向)运行轨迹被拉长，流体与塔筒100外壁接触的角度发生变化，由于空气流上扬，使得接触角度变小，基于风向缓慢变化，益于抑制空气流绕流塔筒100外壁的绕流脱体现象的发生，从而抑制塔筒100横风向不平衡力的产生，减小空气流与塔筒100外壁耦合过程不平衡力产生的振动。

[0191] 能够自动浮升的流线形环绕体200，还可以参考图12-1、12-2、12-3，图12-1为另一种环绕体200环绕塔筒100的结构示意图；图12-2为图12-1中环绕体200的结构示意图；图12-3为图12-2中环绕体200的俯视图。

[0192] 该环绕体200具有头部201和尾部202，该结构的环绕体200同样能够实现浮升。从俯视角度来看，环绕体200的头部201部分，呈三角状，向两侧逐渐延展拓宽，然后宽度变化较小，两侧大致平行地向后延伸，并收拢形成尾部，尾部的外缘为弧面。从侧视角度，整体呈梯形，类似于飞行器形状。从侧视图来看，环绕体200呈倒梯形状，即顶部尺寸大于底部尺寸，以便于在空气流压差作用下产生浮升力，同时与上述鱼形环绕体200相同，也会改变气流的气动外形和攻角，比如图12-2中，倒梯形飞行器的侧面为斜面，可以产生负攻角。

[0193] 对于该结构的环绕体200，在布置升降器208时，可以在三角状的头部201位置设置一升降器208，在尾部两侧分别设置一个升降器208，共设置三个升降器208，也是达到平稳浮动的目的，如图12-3所示。

[0194] 以上方式在减少涡激振动影响时，相较于背景技术中的螺旋线方式，当环绕体200在升降器208驱动而上下浮动时，在一定高度区域内打破上下气流相关性，抑制涡激振动，同时提高绕流效果，此时，风速的变化和环绕体200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)，无论风速如何变化，浮升的环绕体200在其浮动高度区域内均可以正常地抑制振动，还可以根据振动情况，调整浮动区域和浮动的快慢，以提高抑制涡激振动的能力，并且噪音较小，可满足生态法规要求。

[0195] 进一步，以上鱼状或飞行器状的环绕体200的头部201均采用流线形设计，可减少上风向来流的阻力，本身就可以降低噪音，满足生态法规要求；而且，环绕体200通过使上风向来流产生攻角抑制振动，风速变化时，依然能够保证抑制振动功能的发挥。

[0196] 此外，对于鱼形的环绕体200而言，除了使得上风向来流产生正攻角和负攻角之外，上风向来流从环绕体200两侧向后流动时的路径也被拉长，因为该部分气流对应的气动外形实际上也是近似椭圆形，即绕环绕体200的两侧向后流动，相当于沿“鱼身”流动。则该部分气流的空气动力系数C也变小，同样能够抑制涡激振动。

[0197] 请参考图13，图13为设有拉住环绕体200的系绳600的塔筒100结构示意图。

[0198] 如图所示，系绳600的一端固定于地面(也可以固定于塔筒100的下端)，系绳600的另一端连接环绕体200。如此设置，可以防止环绕体200在阵风速度过大时，从塔筒100顶部脱落，而离开塔筒100。为了提高可靠性和保持平衡，可以在环绕体200的头部201和尾部202均设置系绳600，当然仅在一端设置系绳600，或是包括两侧的多处设置也是可以的。

[0199] 针对防止环绕体200脱离塔筒100顶部的措施，还可以参考图14、15，图14为图4中环绕体200在下沉和浮升不同位置处，塔筒100与环绕体200之间间隙S大小的变化示意图；图15为气流从间隙S处向上流出的示意图。

[0200] 如图14所示，塔筒100由下至上，筒径逐渐减小，当环绕体200向上浮升时，环绕体200与塔筒100外壁之间的间隙S会逐渐增大，浮升到塔筒100最顶端时，间隙S最大。本方案中，对于环绕体200的中部通孔207，其横向尺寸设计优选地满足：在塔筒100顶部时，环绕体
200与塔筒100之间的间隙S具有预定距离，以破坏上风向来来流产生的浮升力。当环绕体
200与塔筒100外壁之间的间隙S足够大时，可以削弱环绕体200的浮升力。具体而言，间隙S足够大时，相当于将环绕体200的上下表面连通，破坏上下表面产生流体压差的条件，则浮升力不再增大，从而实现自平衡。这种情形主要是针对升降器208不工作时的情况，环绕体
200自动实现平衡，无需依靠升降器208保持其环绕塔筒100。

[0201] 上述横向尺寸的“横向”，就是能够计算与塔筒100外壁间距的方向。环绕体200的中部通孔207为圆形时，横向尺寸即径向尺寸，中部通孔207也可以是其他形状，例如椭圆形，此时的横向尺寸并不唯一。

[0202] 在设置环绕体200的中部通孔207尺寸时，可以根据塔筒100顶部的外径确定，对于流体力学领域而言，具体可以通过尺寸计算、仿真或风洞试验获得所需的中部通孔207尺寸，该尺寸根据不同的应用场合有多种数值。该方式在不需要外力的情况下，可实现自平衡，可以单独使用，也可以与系绳600相结合共同阻止环绕体200脱离。

[0203] 上述实施例所描述的环绕体200呈具有中部通孔207的鱼形或者飞行器等形状，环绕塔筒100而呈封闭的环状。可以理解，上述方案除了浮动“扫刷”外，还利用环绕体200的流线形，实现攻角的改变，以破坏环绕体200附近的气流上下相关性，抑制涡激振动，而环绕体200能够自动浮升则可以进一步提高扰乱塔筒100外壁边界层的效果、降低对升降器208的要求。而这里的封闭环状主要是防止环绕体200从塔筒100脱落，可以理解，在此要求下，环绕体200也并不限于封闭环状，例如在其尾部202具有开口，但能够沿径向卡住塔筒100，在升降器208驱动上下浮动过程中不会径向脱离塔筒100即可，或者当无振动抑制需求而升降器208不工作、环绕体200处于自动浮升状态时，不会脱离塔筒100。因此，本发明所述的“环绕”，并不要求环绕体200封闭环状环绕，能够环绕一半或以上的塔筒100范围即可。

[0204] 如前所述，本方案一实施例中环绕体200具体为仿生结构的鱼形，环绕体200包括与头部201相对的尾部202，如图5-2所示的“鱼尾巴”，相对于塔筒100而言，头部201至塔筒100的距离小于尾部202至塔筒100的距离。

[0205] 如此设置，当上风向来流方向改变时，基于尾部202的存在，上风向来流对于尾部202的力矩会大于头部201的力矩，从而使得环绕体200产生摆动，如图5-6所示，则环绕体
200会转动至头部201对准上风向来流，即实现自动对准，环绕体200的头部201能够始终对准上风向来流，实现上述的改变攻角和气动外形的目的，从而根据风向适时转向以一直发挥其抑制涡激振动的功能。

[0206] 图12-1中所示的飞行器形状，同样，头部201和塔筒100的距离小于尾部202至塔筒100的距离，也可以实现头部201自动对准上风向来流。

[0207] 显然，由于风速的不稳定性，以及环绕体200在空中本身的受力复杂性，环绕体200随着风向的变化，转动的过程中，会存在不停的摆动现象，环绕体200也会前后左右地与塔筒100外壁发生碰撞，从而进一步扰乱环绕体200附近的气流，抑制卡门涡街现象的发生，抑制涡激振动。

[0208] 如图5-2所示，环绕体200的头部201向两侧扩张拉长，再逐渐向后收拢，然后再逐渐扩张，形成尾部202。也就是说，环绕体200的两侧也呈流线形，且两侧呈对称设置，当上风向来流经由头部201之后，向后流动的过程中，过渡平缓，并且在扩张的尾部202受到一定阻力，从而在先收缩的收缩段、后扩张的扩张段之间(“鱼”的“腰部”)堆积，阻碍上风向来流形成的漩涡的脱落，抑制涡激振动。

[0209] 环绕体200的尾部202的外缘呈弧面，弧面利于降低环绕体200对流体绕流的阻力，利于降低尾部200横风向摆动的阻力。图12-3中，飞行器状的环绕体200的尾部202外缘基于同样的原因外缘也呈弧面。

[0210] 环绕体200优选设计为对称结构，对称中线为头部201中部至尾部202中部的连线，当环绕至塔筒100时，对称中线实际上与上风向来流方向相同。如图5-2、12-3所示，鱼形环绕体200和飞行器状的环绕体200均为对称结构。对称结构的环绕体200，有利于环绕体200在空气流作用下较为平衡，确保其头部201能够始终对准上风向来流。

[0211] 另外，从尾部202跟随风向摆动的角度来看，在环绕体200两侧设置类似于头部201的凸起208也是可以的，如图16所示，图16为另一种环绕体的俯视图，该图省略升降器208。

[0212] 该环绕体200结构的两侧设有凸起208，能够使环绕体200更快地响应上风向来流的风向改变，实现头部201快速自动对准上风向来流。

[0213] 如上所述，当环绕体200能够自动浮升后，有助于扰流破坏涡脱频率一致性，抑制振动，配合升降器208使用。则为了提高环绕体200的浮升性能，环状环绕体200可以具有环形空腔(类似于一游泳圈)，环形空腔内部充满气体，并且气体密度小于空气密度。此处填充的气体例如可以是氢气、氦气等。则此时环绕体200的浮升力为气体密度差产生的浮升力和环绕体200基于上风向来流(速度一般可达3-4m/s)产生的浮升力之和，使得环绕体200更易于浮升。

[0214] 基于浮升和碰撞等目的，环绕体200整体可以采用轻便、气密封性好、耐磨的材质制成。例如可以是帆布、高分子材料、阻燃高分子材料等。气密封性良好可以防止内部充气泄漏，也防止吸入雨水增加重量，耐磨可以满足碰撞晃动的需求，也避免被自然环境中树枝等物体划伤。

[0215] 请参考图12-2、12-3，本方案还包括涡街检测装置700，涡街检测装置700包括红外发射器701和红外接收器702。相对上风向来流，红外发射器701和红外接收器702，分别位于环绕体200两侧的后方，且二者相对。这里，正对上风向来流的位置为前方，即环绕体200的头部201，后方即与之相对的一端，但后方并不完全等同于前述的尾部位置。因为，设置红外发射器701的位置，红外线需要能够检测到塔筒100后方两侧的漩涡W，并且红外发射器701和红外接收器702相对设置，红外接收器702的红外线接收端能够接收到红外线。即要求发射的红外线能够遇到漩涡W，从而被漩涡W吸收，反映到红外线接收端时红外线能量减弱，即检测到漩涡W穿越红外线。因此就安装涡街检测装置700的尾部202的位置而言，只要满足上述检测要求，前述的环绕体200的尾部202可以处于塔筒100后方有漩涡W脱落的位置，也可以延长较长的长度，不与漩涡W位置对应。

[0216] 应知，设置涡街检测装置700时，一方面位于迎流面两侧的后方，另外，最好使红外发射器701和红外接收器702的间距等于或略大于塔筒100在迎流面上的最大宽度(塔筒100是圆形时，则最大宽度为直径)，从而确保漩涡W能够处于红外发射器701和红外接收器702之间，进而被检测。

[0217] 如图12-3所示，前述关于涡激振动成因中已有表述，相对于上风向来流，塔筒100两侧后方会有交替脱落的漩涡W，图12-3标示的一侧相邻漩涡W间距为L，两侧相对的漩涡W间距为A。红外发射器701发射的红外线遇到漩涡W时，由于漩涡W的遮挡吸收(漩涡W吸收远红外线最显著)，红外接收器702不会接收到红外线或者接收到的红外线的能量降低，漩涡W脱落后，红外接收器702重新接收到能量较高的红外线，这样，体现在红外接收器702的能量接收端(即红外线接收端)，基于漩涡W，接收的红外线会发生能量的周期性强弱变化，从而产生周期性强度脉动信号，该脉动变化规律显然反映当前空气流绕流塔筒100出现的绕流脱体漩涡W的脱落频率，而漩涡脱落频率是诱发横向振动的诱因。

[0218] 此处的周期性强弱变化，属于相对值的变化，即红外线接收端接收到的能量处于周期性变化，不需要知晓红外发射器701发射红外线能量的绝对值与接收值的差值变化。红外线接收端相对值在某一时间段内的周期性变化，可以体现出漩涡W脱落的规律，且不受红外发射器701、红外接收器702所处环境变化的影响。另外，红外接收器702红外线接收端接收的能量周期性变化转化为周期性的脉动信号，可以是红外线接收器702本身形成，也可以由下述的控制器生成。

[0219] 可以设置控制器，并设置检测塔筒100横向振动频率的振动检测仪(图中未示出)，控制器分析当前的漩涡脱落频率和当前的横向振动频率是否满足预定关系：预定关系即漩涡脱落频率与横向振动频率相等，或二者差值是否在预定范围内(即二者接近)，或存在整数倍关系。若相等或接近或存在整数倍关系，则表明当前塔筒测试的区段(环绕体200涡街检测装置700对应的塔筒段)的漩涡W脱落是诱发横向振动、产生主导不平衡作用力的主因，即产生涡激振动。若不相等或不接近，则漩涡W脱落不是诱发横向振动的主因。

[0220] 即首先控制涡街检测装置700检测塔筒100不同区段的漩涡脱落频率，然后由控制器判断不同区段的漩涡脱落频率与检测的塔筒100的横向振动频率是否满足预定关系。对于满足预定关系的区段，需要进行横向振动抑制，即根据预定关系的判断，确定环绕体200需要浮动的范围，可能是某一小段(例如塔筒100的顶部)，或者较大区段(例如整个上部)等。

[0221] 当控制器判断漩涡W脱落在塔筒100一定的区段甚至全部诱发了横向振动，则可以控制升降器208启动，带动环绕体200在确定的高度范围内开始进行浮动升降，以打破气流上下相关性的一致性，破坏边界层气流，抑制涡激振动。

[0222] 当控制器判断塔筒100上部、下部均需要进行横向振动抑制时，可以优先在上部区段进行上下浮动，干扰上下相关性，然后再在下部区段上下浮动，即先抑制一般振动更为明显的上部。

[0223] 还可以根据检测的横向振动的频率、涡激振动频率，控制环绕体200浮动的快慢，以抑制振动为目的进行调整。一般来说，横向振动频率越高，上下浮动越快，反之亦然。另外，在浮动过程中，根据反馈的塔筒100的横向振动频率，决定环绕体设备是否停止运动而悬停，或者决定是否缩小上下浮动的范围和速度。比如，当反馈的横向振动频率降低时，缩小环绕体设备的运动速度，再缩小浮动范围。此时，环绕体设备的启动信号来自于振动检测仪反馈给控制器的信号。

[0224] 上述控制过程可以反馈出浮动体200浮动变化对于抑制涡激振动的效果，以为其他塔筒结构的涡激抑制振动提供数据参考。

[0225] 还可在环绕体200上设置测距传感器200d，测量环绕体200的当前高度，从而便于控制浮动体200的浮动范围。图4中，测距传感器200d具体设于环绕体200的尾部202。

[0226] 可以理解，这里实际上提供了一种测量漩涡脱落频率(涡脱频率)的方法和装置，主要是在上风向来流绕流塔筒100后的后方两侧设置红外发射器701和红外接收器702。因为漩涡脱落发生在上风向来流绕流塔筒100两侧后的后方，因此，涡街检测装置700并不限于设置在环绕体200上，只要是对应于上风向来流绕流塔筒100两侧的后方即可。例如，设于塔筒100，上风向来流方向变化时，转动涡街检测装置700的位置即可；或者沿塔筒100周向、轴向设置若干涡街检测装置700，根据风向和检测的塔筒段，开启对应位置的涡街检测装置700。当然，当环绕体200的头部201可以自动最准风向时，将涡街检测装置700设置于环绕体
200的后方，可以自动检测到漩涡，更易于实施，且成本得以控制。

[0227] 为了准确地检测到漩涡，涡街检测装置700设于环绕体200时，可以与环绕体200保持一定距离，避免气流经环绕体200干扰后，漩涡检测受到干扰。如图12-2所示，涡街检测装置700的红外线接收器设于一支撑杆703的顶部，支撑杆703设于环绕体200顶部并距离环绕体200顶面一定距离。

[0228] 相较于图4中所示的鱼状环绕体200，图12-3所示的飞行器状的环绕体200，其尾部202靠近塔筒100两侧的后方，宽度接近塔筒100直径，更适合安装涡街检测装置700，以便检测到漩涡。当然，对于图4实施例中鱼状环绕体200，也可以安装涡街检测装置，为了检测更为准确，可以在尾部202设置沿宽度方向延伸的延伸支架，并使其靠近塔筒100，则涡街检测装置得以较好地安置，能够检测到漩涡。

[0229] 控制环绕体200升降时，并不限于判断漩涡脱落频率与横向振动频率满足是否满足上述预定关系。

[0230] 例如，可先判断绕流气流形成的漩涡脱落是发生在对应于塔筒100在高度方向的较大落差范围内(例如在围护结构表面100米到140米高度，该范围可以根据塔筒100高度进行人为设定)，还是发生在对应于塔筒100高度方向的较小范围内(例如在围护结构表面100米到120米高度)；

[0231] 如果发生在高度方向较大范围内，则控制环绕体设备在塔筒100的该较大高度范围内的上部高度区段上下升降；

[0232] 如果发生在高度方向较小范围内，则控制环绕体设备在塔筒100的该较小高度范围内进行上下升降；

[0233] 如果气流漩涡脱落是发生在对应于塔筒100在高度方向的多个区段，则先控制环绕体设备去该多个区域范围的较上部的区段进行上下升降，然后控制其去该多个区段的较下部的区段去上下升降。

[0234] 上述较大范围可以是高度落差为30米至50米，较小范围例如可以选取高度落差为10米至30米。具体可结合风资源情况和上风向来流的情况，以及地形地貌，酌情对上述的较大范围，较小范围进行调整。

[0235] 在升降过程中，升降器208喷出的气流与上风向来流混合，改变了气流攻角，改变塔筒100的气流边界层，破坏了漩涡脱落的成因，抑制了塔筒100外表面边界层的气流剥离，抑制剥离后的气流形成漩涡，抑制了漩涡从塔筒100外表面交替脱落出现，抑制了塔筒100外表面横风向不平稳力的出现，阻止塔筒100横风向振动的成因。

[0236] 可见，该方案不进行气流漩涡脱落频率与横向振动频率的比较，而是出现漩涡脱落的区段，即控制环绕体设备在形成漩涡脱落的区段进行升降，以抑制横向振动，或提前抑制可能基于漩涡脱落而加剧的横向振动。

[0237] 还可以进行如下控制：

[0238] 根据检测的绕流脱体漩涡脱落频率，判断塔筒100漩涡脱落频率一致的区段；

[0239] 如果仅一区段出现频率一致的漩涡脱落，则控制环绕体设备在区段内主动上下升降；

[0240] 如果塔筒100若干间隔开的区段出现频率一致的漩涡脱落，则沿高度方向按照从上到下的顺序，依次在各区段内控制所述环绕体200主动上下升降。

[0241] 在升降过程中，升降器208喷出的气流与上风向来流混合，改变了气流攻角，改变围护结构边界层，破坏了漩涡脱落的成因，抑制了塔筒100外表面边界层的气流剥离，抑制了剥离后的气流形成漩涡，抑制了漩涡从塔筒100外表面交替脱落出现，抑制了塔筒100表面横风向不平稳力的出现，阻止塔筒100横风向振动的成因。

[0242] 该控制过程，更强调漩涡脱落频率一致性，属于更容易引发横向振动的情形，此时进行环绕体设备的升降操作更有针对性，有利于抑制横向振动，或提前抑制可能基于漩涡脱落而加剧的横向振动，相较于上述针对漩涡脱落区段进行的升降控制，相对节能。

[0243] 当然，作为进一步的方案，上述控制方式，都可以进一步结合塔筒100的横向振动频率。即检测出漩涡脱落的区段，或者检测出漩涡脱落频率一致性的区段时，还要继续判断是否检测到横向振动频率(塔筒100是否发生了横向振动)或，不但检测到横向振动频率，而且横向振动频率还大于预设的频率值，这样进行的环绕体设备主动升降操作，抑制横向振动更有针对性，也更加节能。

[0244] 另外，请继续参考图5-2、12-2，环绕体200还设有水平推进器209，水平推进器209也设有排气流道和进气流道，排气方向朝向塔筒的外壁。水平推进器209可以与升降器208为类似的结构，只是布置方向不同，具体而言，水平推进器209，顾名思义，呈大概的水平状设置，以便排气能够吹向塔筒100外壁，以将环绕体200推离塔筒100外壁；而升降器208大致竖直设置，以便排气向下或斜向下喷射，以推升环绕体200。

[0245] 水平推进器209包括风机，风机可以是旋翼机或轴流风机或离心机，还包括驱动风机的电动机，电动机可以是伺服电机，水平推进器209还包括控制电动机的控制模块，以及为电动机、控制模块供电的电源模块，电源模块可以是蓄电池、无线充电装置或太阳能电池。当环绕体200需要浮升时，水平推进器209开启，朝向塔筒外壁排气，这样可以将环绕体200的头部201推离塔筒100外壁，防止在上风向来流的冲击下，环绕体200的头部201过紧地贴靠塔筒100外壁产生摩擦力，从而保证环绕体200能够顺利地浮动。即水平推进器209的排气流道需顺着上风向来流，与上风向来流风向一致地向塔筒100外壁进行排气。

[0246] 还可以包括设于环绕体200的距离传感器或接触传感器，距离传感器或接触传感器能够检测所述环绕体200迎风侧的内侧表面，与塔筒100外壁之间的间距。水平推进器209的控制模块可根据距离传感器或接触传感器的距离信号，控制伺服电机的转动，继而调节旋翼机或轴流风机或离心机的转速，以决定喷气量、喷气压力，决定水平推力，使环绕体200与塔筒100外壁保持合适的间距。

[0247] 对于设置涡街检测装置700的实施例，在空中高度定位后，水平推进器209可以停止工作，环绕体设备依靠在塔筒100迎风面表面。这有利于涡街检测装置700工作，在悬停状态下检测结果也更准确。

[0248] 水平推进器209可以沿环绕体200周向设置多个，则可根据风向选择朝向风向的水平推进器209启动。但如前所述，通过设计环绕体200头部201、尾部202与塔筒100的距离，可以实现头部201自动对准上风向来流。这样，可以将水平推进器209仅设于环绕体200的头部201位置，则无需设置多个水平推进器209，也就无需根据风向选择开启对应的水平推进器
209。

[0249] 除了检测所述环绕体200除迎风侧与塔筒100外壁的间距，还可以检测环绕体200其他部分的内侧表面与塔筒100外壁之间的间距，设置相应的距离传感器或接触传感器。

[0250] 升降器208的控制模块接收各距离传感器或接触传感器的距离信号，当距离信号反馈出所述环绕体200内侧表面与塔筒100外壁存在合适的环向间隙时，控制升降器208的排气以带动环绕体200升降。即确保环绕体200相对塔筒100无摩擦地进行升降。

[0251] 可以理解，无论环绕体200能否自动对风，都可以设置多个水平推进器209。除了迎风侧，环绕体200的其他部分与塔筒100外壁发生接触，而又需要进行升降操作时，则可以开启对应的水平推进器209，例如可以在环绕体200的两侧或尾部202也设置水平推进器209。此时的水平推进器209进气流道的则来自塔筒100两侧或后方的气流；而设于迎风侧的水平推进器209进气流道的气流可来自上风向来流。

[0252] 请继续参考图4、图5-3、图5-4、图12-2，环绕体200具有朝向塔筒100的内侧外表面200b，以及背离塔筒100的外侧外表面200a。内侧外表面200b设有能够挤压塔筒100的若干弹性体。此处的弹性体可以是弹性材质的实体，也可以是腔体，是腔体时，可在腔体内固封气体。本实施例中，具体设置弹性球体203，弹性球体203一部分(可以是一半或者其他比例，本方案以一半外露示例)外露环绕体200的内侧外表面200b，可定义为外露部203b，外露部
203b形成所述弹性体，另一部分则固定于环绕体200的环形腔体内部，可定义为内藏部
203a。

[0253] 请结合图17-图19理解，图17为图4中环绕体200部分内侧外表面200b的展开示意图，此时的弹性球体203未受到挤压；图18为图17中弹性球体203受到挤压后的示意图；图19为图18中III部位的局部放大示意图。

[0254] 如图17所示，弹性球体203沿塔筒100内侧外表面200b整个环周、高度方向分布，即沿环周方向布置有若干列弹性球体203，弹性球体203包括外露部203b，布置时，使相邻两排的外露部203b之间能够形成流道R，即优选规则排布以大致形成直线形的流道R，便于气流通过。

[0255] 如图5-4所示，上风向来流经过环绕体200时，一部分气流沿头部201(图中所示G-A-B区域)流动后，向下倾斜，途径C-D-E-F区域，一部分绕流至塔筒100后方，还有部分会被从下向上吸入环绕体200与塔筒100外壁之间的环形间隙S(结合图5-1理解)，并从间隙S内向上流动，即图中所示的空气流H。空气流H会沿图17-19中所示的缩放流道R流动，如图19所示，六个弹性球体203的外露部203b之间形成的一个流道单元，当上风向来流作用于环绕体200时，则作用力对应的该方位的环绕体200部分会贴靠向塔筒100的外壁，继而与塔筒100外壁产生挤压，则外露部203b之间的缩放流道R将由图17向图18的状态转化，流道变窄。

[0256] 可以理解，当弹性球体203的外露部203b与塔筒100外壁贴靠挤压时，该位置处对应的间隙S，实际上被此处若干列的外露部203b分成若干列缩放流道R。

[0257] 如图19所示，沿周向，相邻两个弹性球体203的外露部203b之间间隙变窄，其间的空气接受挤压，此时形成的缩放流道R如同缩放喷管的内部流道。如图19所示，从进口开始，依次为渐缩流道R1(流道收窄)、喉部R2(流道宽度大致不变)、渐扩流道R3(流道变宽)，然后再历经渐缩流道R1、喉部R2、渐扩流道R3，即缩放流道R定义为包括收缩和扩张的流道段。该结构可借助挤压过程将原来的流道缩小，在缩小过程对气体实施弹性压缩、绝热压缩，气流获得加速。当环绕体200具有较长的尾部202时，在摆动过程中，环绕体200圆周各方向的气流实际上都会得以加速，不限于头部201的位置。

[0258] 挤出缩放流道R的气流H对上方塔筒100边界层具有“吹气”的功能，从而干扰上方绕流塔筒100壁的气流，破坏此处的边界层，抑制并破坏卡门涡街的形成，抑制塔筒100横向振动的发生，即抑制涡激振动。这里本发明的意愿在于充分利用自然力，在绿色环保的前提下，达到最佳的扰流破坏效果，抑制卡门涡街现象的发生，阻碍涡激振动的发生或是减小振动。

[0259] 当然，在浮动过程中，当设置水平推进器209进行排气而减少浮动摩擦时，“吹气”功能的发挥在一定程度上会被限制。但在浮动过程中，环绕体200难免会与塔筒100发生碰撞，或者在升降器208不进行排气浮升操作时，上述的“吹气”以抑制卡门涡街现象的功能均可以进行发挥。

[0260] 如上所述，这里设置弹性球体203的目的，是与塔筒100外壁挤压，从而形成缩放流道，以加速进入塔筒100外壁和环绕体200之间的空气流，故弹性球体203内可填充气体，但为保证挤压安全性，可以填充较为安全不易爆炸的气体，例如氦气。

[0261] 此外，这里设置完整的弹性球体203，只是部分外露，还包括内藏于环绕体200内部的内藏部203a，每个弹性球体203独立，则在挤压时，外露部203b的气体向内藏部203a移动，增加单个弹性球体203的活动空间，目的是构建缩放流道，缩放流道借助撞击过程的能量加速气流流动。当然，只是在环绕体200内侧外表面200b形成若干半球体或是其他比例的部分球体也是可以的。另外，弹性体的形成并不限于弹性球体203，这里球体的形状是便于在挤压时能够形成缩放流道，故弹性体可以是椭球体、三角体等。实际上，未受挤压时，相邻两排弹性球体203之间也形成缩放流道R，但是缩放流道R宽度较大，而且与塔筒100外壁还存在间隙，为开放式流道，加速作用没有挤压状态明显。

[0262] 请继续查看图5-1，在环绕体200的头部201，弹性球体203的密度小于其余位置的弹性球体203的密度。环绕体200的头部201朝向上风向来流，弹性球体203受到挤压力更大，变形也就更大，故密度可以设置地偏小，其余位置受力相对较小，变形小，为了形成较适合的缩放流道R，密度可以设置地偏大。

[0263] 请继续参考图5-4、12-2，可以看出，环绕体200中部通孔207，从下至上，横截面尺寸逐渐减小。则当上风向来流作用于环绕体200的头部201而挤压时，尾部202一侧与塔筒100外壁之间形成一减缩通道R’，挤压流经该间隙处的空气流，与上述缩放流道R的原理相似，也能够起到加速此处空气流，而使其干扰塔筒100此处边界层的目的，抑制涡激振动。当然，除了尾部202区域，环绕体200被挤压位置的其他方位与塔筒100外壁之间都会形成减缩通道R’(图5-4的方位只示出头部201和尾部202)。即，当上风向来流作用于环绕体200时，缩放流道R和减缩通道R’同时作用，向上风“吹气”，破坏边界层绕流。

[0264] 请参考图20-图22，图20为带有回收环绕体200的回收装置的塔筒100示意图；图21为图20中IIII部位的局部放大示意图；图22为图20中环绕体200的俯视图。环绕体200的回收以及上述设置弹性球体203的方案，均以鱼形环绕体200进行示例说明，飞行器状或是其他形状的环绕体200同理，不再赘述。

[0265] 该实施例中的环绕体200具有对接面200c，沿对接面200c对接锁定后可形成完整的环形。如图22所示，在对接面200c位置，环绕体200能够对合锁定形成环形，或者解锁打开，成为开环。设置对接面200c的形式，便于外套塔筒100的操作，也便于回收。

[0266] 环绕体200的环形空腔内可以充气，可设置气门芯204，气门芯204连通环绕体的内部管路205，实现充气、放气。

[0267] 如图21所示，在塔筒100顶部安装有机舱400，机舱400外部安装叶轮500，机舱400内还设有气体收集装置401，并配设回收管403，在机舱400的底部设有回收口402，回收管403穿过该回收口402，一端连接机舱400外部环绕体200的气门芯204，另一端连接机舱400内的气体收集装置401，可以回收环绕体200内的气体至气体收集装置401。即，不需要使用环绕体200时，可以将回收管403插入气门芯204，排出压入环绕体200环形腔体内的气体，便于从机舱400的回收口402将环绕体200起吊回收至机舱400内。

[0268] 如上所述，为了增加浮升力，环绕体200内可以填充比空气密度小的气体，例如氢气、氦气等，回收后可以重复利用，节约资源，降低成本。环绕体200的材质可以选用可折叠的材质，在排出气体回收时，可以折叠便于存放，减少占用空间。

[0269] 前述环绕体200具有对接面200c，此时，还可以配设无线电子锁206，对接面200c通过无线电子锁206锁定对合，形成完整的环形；同时在机舱400内设有遥控器，以无线控制电子锁，则回收时候，可以在机舱400内遥控无线电子锁206打开，从而环绕体200可以离开塔筒100，被起吊回收至机舱400内。当然，遥控器也可以设置地面或塔筒100内的底部，以便操作人员更便捷地操控。

[0270] 上述气体收集装置401以及遥控器等都设在机舱400，因为塔筒100上部抑制振动需求最大，故环绕体200优选设计为浮升到塔筒100顶部，将其回收到顶部的机舱400也就便于实际操作。

[0271] 上述环绕体200环绕塔筒100时，可在塔筒100吊装阶段使用。

[0272] 如图23所示，图23塔筒100俯仰振动的示意图；图24为设有环绕体200后，振动被抑制从而与机舱400安装的过程示意图。

[0273] 在未设置环绕体时，与背景技术描述相同，塔筒100可能发生涡激振动，图23示出的是整个塔筒200吊装完毕后，整体在上风向来流作用下俯仰振动，地基基础300位置处的螺栓会发生破坏。实际上，在塔筒100吊装过程中，已安装好的塔筒段也会发生振动，导致该塔筒段上方塔筒段安装困难，塔筒100吊装完毕后，其上方的机舱400、叶轮500安装困难。

[0274] 如图24所示，设置环绕体200后，塔筒100的振动得以抑制，从而避免或是降低振动幅度，避免对连接螺栓或是其他紧固件产生破坏，从而保证安装的可靠性，减小天气对于施工的影响，大大缩短施工周期，减少建设成本，也提高施工的安全性。

[0275] 具体在施工时，从吊装第一塔筒段101开始，即可在其上环绕环绕体200，但如前所述，振动的破坏力主要体现在高度相对较高的上部位置，所以就图24而言，在分段吊装时，可以从第三塔筒段103或者第四塔筒段104开始，再环绕环绕体200即可，环绕一个具备浮升功能的环绕体200时，其可以自动浮升到高一级的塔筒段，或者由升降器208控制环绕体200直接从地面起飞以浮升至所需的塔筒段位置，根据振动情况，进行上下浮动控制。当所有的塔筒段吊装完毕后，环绕体200位于顶端最高的第五塔筒段105，在振动得到抑制的状态下，安装机舱400和叶轮500，安装完毕后，可卸下环绕体200，采用如上所述的回收方式回收环绕体200至机舱400内，以便重复利用。

[0276] 应知，环绕体200在塔筒100吊装结束后，也可以不作回收，持续利用，对于安装完毕的塔筒100持续起到抑制振动的作用。当然，可以根据实际需求决定是否进行回收操作。

[0277] 综上，本案专门关注的是风力发电机组在安装过程处于空气流中，从塔筒100吊装开始，就有可能发生与空气流耦合后的共振、卡门涡街破坏现象。因此，需要构建一种保护系统，即本实施例所述的环绕体200，在风电场建设过程中，预备安装在塔筒100上部几段的周围，环绕体200在塔筒100一定高度区域内进行上下浮动，打破气流上下相关性和破坏边界层气流，达到该保护系统造成对塔筒100表面及其附近流场的改变，阻止塔筒100涡街现象发生、阻止塔筒100涡激响应的放大、抑制塔筒100的涡激振动。

[0278] 需要说明的是，上述以塔筒为例进行说明，可以理解，类似的围护结构均可以采用上述环绕体进行振动抑制，例如，还可以是电视塔或测风塔等，在安装时和安装后均可以根据实际需求使用或拆卸停用。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。