带状附加物放置角度对流致振动与振子俘能特性影响研究

流致振动普遍存在于工程领域与自然界,由于复杂性和多学科交叉的特点,流致振动一直是学界研究热点之一,利用被动湍流控制(passive turbulence control,PTC)来增强流致振动的俘能技术更是受到了广泛关注.该文章在光滑圆柱上放置不同角度的对称带状方形附加物,试验得到了振子的振幅、振动频率、输出功率、能量转换效率和振子升力系数,进一步揭示了被动湍流控制增强流致振动的机理.研究结果表明:PTC圆柱振子的最大振幅为2.0D,是光滑圆柱振子最大振幅的5倍;最大输出功率达0.44 W,是光滑圆柱振子最大输出功率的14倍.这说明合理的配置附加物的放置角度,可以使振子的振动由涡激振动(vortex-induce vibration,VIV)发展为驰振,同时获得较高的输出功率和能量转换效率,为利用流致振动进行能量转换和收集提供了必要的理论指导和技术支撑.