从电缆涡激振动中获取最优能量
流体动力学
2016-12-20 v1
摘要
柔性电缆的涡激振动（VIV）是流致振动的一个例子，可以通过将与自发电缆运动相关的能量转化为电能而作为能量收集系统。这项工作研究了沿电缆布置收集装置的最佳位置，使用尾流振子模型数值模拟非定常流强迫力。利用经典的基于梯度的优化方法，确定了两端固定的柔性电缆通用配置的最佳收集策略，包括流力和重力对电缆几何形状的影响。研究发现，最佳策略系统地包括将收集装置集中在电缆的一端，依靠沿电缆的传播变形波将能量输送到该收集点。此外，我们表明，与刚性圆柱体装置相比，基于柔性电缆 VIV 的系统性能对流速变化具有显著更强的鲁棒性。这源于电缆几何形状固有的两种被动控制机制：(i) 通过流致张力使电缆基频适应流速；(ii) 对于具有重力诱导张力的电缆，由流速选择连续的振动模态。
引用
@article{arxiv.1610.05580,
title = {Optimal Energy Harvesting from Vortex-Induced Vibrations of Cables},
author = {G. O. Antoine and E. de Langre and S. Michelin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1610.05580},
year = {2016}
}
备注
16 pages, 11 figures, to appear in Proc. Roy. Soc. A