一种基于非线性恢复力的流致振动俘能结构

本发明涉及能量俘获，尤其涉及一种基于非线性恢复力的流致振动俘能结构。

背景技术：

1、流致振动现象是由于流体在通过管道或其他几何形状时产生的不稳定流动而引起的。这种不稳定现象会使流体在钝体后形成旋涡，这些旋涡所处的位置为低压区。因此旋涡的脱落会导致钝体的振动。这是一种清洁可再生的能源，符合我国未来能源规划的发展方向。但是利用流致振动俘能受环境影响较大，当前主要是通过改变钝体的几何形状及添加干涉钝体来提高其振动响应。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于非线性恢复力的流致振动俘能结构，旨在解决现有的振动俘能结构结构复杂且俘能效果不佳的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于非线性恢复力的流致振动俘能结构，包括干涉方柱和俘能圆柱，所述干涉方柱和所述俘能圆柱均置于水流中，所述干涉方柱位于水流的上游，所述俘能圆柱位于下游，所述干涉方柱固定设置，所述俘能圆柱的两侧分别连接有弹簧和等效阻尼，所述干涉方柱底面的边长与所述俘能圆柱底面的直径相等，干涉方柱与俘能圆柱之间的距离值为所述俘能圆柱底面直径的3倍。

3、其中，以水流的方向为x轴正向，所述干涉方柱和所述俘能圆柱的轴线相互平行并作为z轴，所述弹簧和所述等效阻尼均位于与y轴平行的直线上。

4、其中，所述基于非线性恢复力的流致振动俘能结构还包括三个磁铁和滑轨，所述滑轨设置在所述俘能圆柱的正下方，一个磁铁安装在所述俘能圆柱的底部，其余两个磁铁设置在所述滑轨上。

5、其中，三个磁铁的磁极方向均为上方s极下方n极。

6、本发明提供了一种基于非线性恢复力的流致振动俘能结构，将干涉方柱和俘能圆柱分别置于水流中，在俘能圆柱的两侧分别连接有弹簧和等效阻尼使其能沿y轴方向振动，通过在上游设置一方形的干涉方柱提高下游俘能圆柱的振动响应，同时给下游俘能圆柱提供磁场，引入磁力作为恢复力，构造一个非线性系统，形成多稳态系统，相比于现有的单稳态系统，在相同的激励下，多稳态系统更加容易产生大幅度振动，输出更高的功率。同时，添加磁力后，系统的俘能带宽更大，能够更加适应复杂多变的自然条件，提高系统的发电效率。在地面布置滑轨，可根据自然条件调整磁铁的位置，使其达到最佳的俘能效果。

技术特征：

1.一种基于非线性恢复力的流致振动俘能结构，其特征在于，

2.如权利要求1所述的基于非线性恢复力的流致振动俘能结构，其特征在于，

3.如权利要求2所述的基于非线性恢复力的流致振动俘能结构，其特征在于，

4.如权利要求3所述的基于非线性恢复力的流致振动俘能结构，其特征在于，

技术总结
本发明涉及能量俘获技术领域，尤其涉及一种基于非线性恢复力的流致振动俘能结构，将干涉方柱和俘能圆柱分别置于水流中，在俘能圆柱的两侧分别连接有弹簧和等效阻尼使其能沿Y轴方向振动，通过在上游设置一方形的干涉方柱提高下游俘能圆柱的振动响应，同时给下游俘能圆柱提供磁场，引入磁力作为恢复力，构造一个非线性系统，形成多稳态系统，相比于现有的单稳态系统，在相同的激励下，多稳态系统更加容易产生大幅度振动，输出更高的功率。同时，添加磁力后，系统的俘能带宽更大，能够更加适应复杂多变的自然条件，提高系统的发电效率。在地面布置滑轨，可根据自然条件调整磁铁的位置，使其达到最佳的俘能效果。

技术研发人员：唐荣江,赵逸竹,肖钦文,林波,游泽宇,赵乐
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17