弹性约束扑动平板网络中的相长干涉
流体动力学
2019-07-23 v1
摘要
从能量收集（EH）角度看，气动弹性现象正受到显著关注，其在为低功耗远程传感器供能方面具有广阔应用前景。除开发单个EH装置外，考虑多个对象以实现装置阵列并放大提取功率时，会带来进一步问题。由于非线性相互作用，所得动力学通常不同于单装置情形，且装置布置优化并非易事。本工作中，我们研究一个基于颤振的EH系统，其由弹性元件锚固的刚性平板组成，受均匀层流冲击，发生有限振幅的规则极限环振荡与扑动。我们考虑一个简化而通用的物理模型，并采用基于有限差分Navier-Stokes求解器结合移动最小二乘浸没边界法的三维直接数值模拟。聚焦主要运动学与性能相关量，我们首先报告单装置的动力学，随后报告多装置情形。通过改变装置间相互距离进行了参数化探索。对于串列布置，通过调节下游装置的弹性可使其性能恢复。此外，并列布置中的协作效应在所得功率方面被发现基本有益，相较单装置配置增益（即相长干涉）高达100%。为确认该数值证据，给出了风洞实验的补充结果。最后，我们描述了进一步增加装置数量时的系统行为，并概述了开发由众多气动弹性能量收集器组成的高性能EH网络的终极目标。
引用
@article{arxiv.1907.07494,
title = {Constructive interference in a network of elastically-bounded flapping plates},
author = {S. Olivieri and C. Boragno and R. Verzicco and A. Mazzino},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.07494},
year = {2019}
}