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尾流驰振由于它的振动振幅大、发生持续时间长，对线路的安全运行形成严重威胁，故对于输电线路尾流驰振的预测和控制是非常有必要的。如果通过风洞实验或者数值模拟结果，能够建立准确预测尾流驰振响应结果的力学模型，依据预测结果进行输电塔线体系的抗风设计，那么对于采取的防振减振措施将会事半功倍，更具有工程实际意义。
尾流驰振由于其复杂的流固耦合特性，对于尾流驰振力学模型的研究结果较少，现今最常用的尾流驰振力学模型为准定常理论，而准定常力学模型的建立是在准定常框架之下，即忽略了流体与结构相互反馈作用，事实上这是一种理想状态，当来流风速较高时，流场速度变化很快，绕流的非定常较弱，可以近似将高风速尾流驰振认为是定常的，但是当来流风速较低时，绕流的非定常性较强，容易出现涡振与驰振耦合的非定常振动，此时准定常假设有可能就不成立。随着越来越多的柔性输电线路体系的建设，其质量与阻尼都偏小，对应的尾流驰振起振风速也就越低，此时准定常力学模型的预测适用性和准确性需要到验证，当存在预测精度较低或者预测结果错误时，就需要提出一种新的非定常力学模型进行尾流驰振的预测。基于此，本文的具体研究工作内容如下：
1）基于Sockel的二维风洞试验模型参数，分别对Scruton数较高（起振风速较高）和Scruton数较低（起振风速较低，容易出现非定常振动）的两种工况进行尾流驰振Fluent数值模拟，并且与Sockel的风洞试验结果进行对比，验证模拟的准确性后，利用模拟结果求解准定常运动微分方程，从而判断尾流驰振准定常理论对两种工况的适用性与准确性。结果表明，数值模拟结果与Sockel的实验结果有着较高的吻合度，验证了Fluent流固耦合数值模拟方法在研究尾流驰振响应上的可行性；无论是尾流驰振振幅还是尾流驰振起振风速，准定常理论对高风速尾流驰振的预测结果都与Fluent模拟结果吻合较好，具有高适用性，而对低风速尾流驰振预测结果都与Fluent模拟结果相去甚远，具有高局限性，基于准定常理论的预测结果设计会使得结构偏于不安全，因此有必要重新建立一种针对低Scruton数尾流驰振预测的非定常力学模型。
2）利用风洞实验观察多个低Scruton数的圆柱模型的非定常尾流驰振现象，结合Fluent进行数值模拟，分析气动力的频谱规律，给出非定常力学模型的数学参数表达式。结果表明，多个工况的尾流驰振在涡激共振风速附近起振，呈现出较为明显的非定常耦合振动；在尾流驰振风速与涡激共振风速比值U r/UVIV＜3时，驰振振幅增加的斜率不断减小；在U r/UVIV＞3时，驰振振幅呈近线性增加，与传统尾流驰振现象相似；非定常尾流驰振气动力可分为自激力和涡激力，自激力可表示为结构速度和位移的函数，涡激力可表示为结构上游圆柱涡脱频率f s1和下游圆柱涡脱频率f s2的函数，成功构建了非定常尾流驰振气动力具体的气动参数表达式。
3）对构建的非定常力学模型气动参数进行识别，通过拟合将不同工况的气动规律转化成随折算风速变化的统一、合理且可普遍实用的数学公式，从而预测下游圆柱的振动响应，分析与模拟值的相对误差，对尾流驰振非定常力学模型及气动参数识别方法的合理性、精确性、完备性和可靠性进行了严谨的论证。同时对尾流驰振振动响应机理与自限幅特点进行了详细的分析与讨论，最后阐述了Scruton数对尾流驰振发展状态的影响。结果表明，涡激力在整个运动过程做的总功几乎为0；一阶气动阻尼始终表现为负阻尼效应，它是尾流驰振能够被自激激起的关键因素，三阶气动阻尼与五阶气动阻尼始终保持着反号状态，它们的相互制约是保证尾流驰振在每个折算风速拥有振幅自限性的关键因素；当U r/U VIV＜3?，无量纲气动阻尼参数随折算风速具有强烈变化，是非定常效应的体现；当U r/U VIV＞3，无量纲气动阻尼参数随风速增加最终趋于一个定值，标志着非定常效应的减弱并最终跨入准定常振动；不同工况的气动参数规律可用具体数学表达式表示成为统一的实用性公式，通过公式预测的振幅结果都较为理想且满足工程精度要求，证实了尾流驰振非定常力学模型具有较高的适用性、可靠性与精确性；Scruton数能够有效的抑制结构的尾流驰振，当结构设计在某一折算风速内不会出现尾流驰振现象时，结构的临界Scruton数为?Sc＞max｛201(Ur)/Ur/π｝??。
尾流驰振由于其复杂的流固耦合特性，对于尾流驰振力学模型的研究结果较少，现今最常用的尾流驰振力学模型为准定常理论，而准定常力学模型的建立是在准定常框架之下，即忽略了流体与结构相互反馈作用，事实上这是一种理想状态，当来流风速较高时，流场速度变化很快，绕流的非定常较弱，可以近似将高风速尾流驰振认为是定常的，但是当来流风速较低时，绕流的非定常性较强，容易出现涡振与驰振耦合的非定常振动，此时准定常假设有可能就不成立。随着越来越多的柔性输电线路体系的建设，其质量与阻尼都偏小，对应的尾流驰振起振风速也就越低，此时准定常力学模型的预测适用性和准确性需要到验证，当存在预测精度较低或者预测结果错误时，就需要提出一种新的非定常力学模型进行尾流驰振的预测。基于此，本文的具体研究工作内容如下：
1）基于Sockel的二维风洞试验模型参数，分别对Scruton数较高（起振风速较高）和Scruton数较低（起振风速较低，容易出现非定常振动）的两种工况进行尾流驰振Fluent数值模拟，并且与Sockel的风洞试验结果进行对比，验证模拟的准确性后，利用模拟结果求解准定常运动微分方程，从而判断尾流驰振准定常理论对两种工况的适用性与准确性。结果表明，数值模拟结果与Sockel的实验结果有着较高的吻合度，验证了Fluent流固耦合数值模拟方法在研究尾流驰振响应上的可行性；无论是尾流驰振振幅还是尾流驰振起振风速，准定常理论对高风速尾流驰振的预测结果都与Fluent模拟结果吻合较好，具有高适用性，而对低风速尾流驰振预测结果都与Fluent模拟结果相去甚远，具有高局限性，基于准定常理论的预测结果设计会使得结构偏于不安全，因此有必要重新建立一种针对低Scruton数尾流驰振预测的非定常力学模型。
2）利用风洞实验观察多个低Scruton数的圆柱模型的非定常尾流驰振现象，结合Fluent进行数值模拟，分析气动力的频谱规律，给出非定常力学模型的数学参数表达式。结果表明，多个工况的尾流驰振在涡激共振风速附近起振，呈现出较为明显的非定常耦合振动；在尾流驰振风速与涡激共振风速比值U r/UVIV＜3时，驰振振幅增加的斜率不断减小；在U r/UVIV＞3时，驰振振幅呈近线性增加，与传统尾流驰振现象相似；非定常尾流驰振气动力可分为自激力和涡激力，自激力可表示为结构速度和位移的函数，涡激力可表示为结构上游圆柱涡脱频率f s1和下游圆柱涡脱频率f s2的函数，成功构建了非定常尾流驰振气动力具体的气动参数表达式。
3）对构建的非定常力学模型气动参数进行识别，通过拟合将不同工况的气动规律转化成随折算风速变化的统一、合理且可普遍实用的数学公式，从而预测下游圆柱的振动响应，分析与模拟值的相对误差，对尾流驰振非定常力学模型及气动参数识别方法的合理性、精确性、完备性和可靠性进行了严谨的论证。同时对尾流驰振振动响应机理与自限幅特点进行了详细的分析与讨论，最后阐述了Scruton数对尾流驰振发展状态的影响。结果表明，涡激力在整个运动过程做的总功几乎为0；一阶气动阻尼始终表现为负阻尼效应，它是尾流驰振能够被自激激起的关键因素，三阶气动阻尼与五阶气动阻尼始终保持着反号状态，它们的相互制约是保证尾流驰振在每个折算风速拥有振幅自限性的关键因素；当U r/U VIV＜3?，无量纲气动阻尼参数随折算风速具有强烈变化，是非定常效应的体现；当U r/U VIV＞3，无量纲气动阻尼参数随风速增加最终趋于一个定值，标志着非定常效应的减弱并最终跨入准定常振动；不同工况的气动参数规律可用具体数学表达式表示成为统一的实用性公式，通过公式预测的振幅结果都较为理想且满足工程精度要求，证实了尾流驰振非定常力学模型具有较高的适用性、可靠性与精确性；Scruton数能够有效的抑制结构的尾流驰振，当结构设计在某一折算风速内不会出现尾流驰振现象时，结构的临界Scruton数为?Sc＞max｛201(Ur)/Ur/π｝??。