轴向流中压电旗的能量收集效率

由流固不稳定性（如轴向流中柔性旗的颤振）引起的自持振荡，若能将其固体能量转化为电能，即可用于能量收集。本文通过在旗表面附着压电片实现这一目标，这些压电片将固体形变转化为电流，为纯电阻输出电路供电。基于流固系统与电系统耦合的显式描述，我们在细长体极限下进行了非线性数值模拟，以确定系统的收集效率（即有效用于驱动输出电路的流动动能通量分数）及其随系统参数的演化。研究强调了流固系统与电系统特征频率之间调谐的作用，以及压电耦合强度的关键影响。经典上与阻尼致稳相关的高流体载荷会导致更高的能量收集，但由于拍动模态选择的敏感性，其对流速波动的鲁棒性较弱。这表明，通过精心设计输出电路来控制模态选择，可为提高能量收集过程的效率和鲁棒性提供改进机会。