利用电缆涡激振动进行能量收集的效率研究
流体动力学
2015-02-02 v1
摘要
许多基于流固耦合机制的技术正在开发中，旨在从地球物理流中收集能量。此类流的速度较低，其能量密度也较低，因此需要大型系统才能提取显著的能量。本文通过两种参考构型探讨了利用电缆涡激振动（VIV）进行能量收集的效率问题：(i) 具有周期性分布收集器的长张紧电缆，以及 (ii) 在其上端具有单个收集器的悬挂电缆。在经过直接数值模拟或实验验证后，使用适当的降阶尾流振子模型进行参数研究，以分析收集参数对效率的影响。对于这两种构型，均识别出了一组最优参数，并表明最大效率接近弹性安装刚性圆柱体所达到的值。结合每种构型的基本性质，即结构柔性和重力引起的张力空间变化，研究了效率的可变性。在周期性分布收集器构型中，发现振动的驻波性质和结构模态选择在能量提取中起着核心作用。相比之下，悬挂电缆的效率主要由行波振动的发生所驱动。
引用
@article{arxiv.1407.5432,
title = {On the efficiency of energy harvesting using vortex-induced vibrations of cables},
author = {Clement Grouthier and Sebastien Michelin and Remi Bourguet and Yahya Modarres-Sadeghi and Emmanuel de Langre},
journal= {arXiv preprint arXiv:1407.5432},
year = {2015}
}
备注
16 pages, 13 figures