Shape optimization to enhance energy harvesting from vortex-induced vibration of a circular cylinder

物理 涡流 涡激振动 圆柱 振动 机械 能量收集 能量(信号处理) 旋涡脱落 经典力学 声学 航空航天工程 湍流 机械工程 雷诺数 工程类 量子力学
作者
W. Chen,Xintao Li,Wenxian Yang
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:36 (2)
标识
DOI:10.1063/5.0189915
摘要

In previous research on energy harvesting from vortex-induced vibrations (VIVs), the cross section of the structure commonly utilizes basic geometric shapes like circular, ellipse, square, and semicircle. Nevertheless, exploring optimized shapes for energy harvesting from VIV remains an understudied area. To address this gap, this paper employs adjoint-based unsteady shape optimization to increase the efficiency of energy harvesting from VIV of a circular cylinder at low Reynolds numbers. The goal of the optimization is to maximize the plunge-damping derivative of a single-degree-of-freedom transversely vibrating cylinder, which represents the rate of energy injected into the structure by the flow. To facilitate this process, an efficient method to evaluate the gradient of the objective function with respect to shape parameters is provided via the proposed unsteady discrete adjoint method. Results show that, through optimization, the low-pressure region behind the cylinder is significantly enlarged and the separation points move forward, resulting in the faster development of separation vortex and reduced stability of the fluid–structure coupling system. As a consequence, the intensity of VIV as well as the corresponding power generation efficiency is remarkably enhanced, accompanied by a notable expansion in the energy harvesting region.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
1秒前
2秒前
gar发布了新的文献求助30
3秒前
领导范儿应助宋宇骐采纳,获得10
3秒前
伯赏人杰发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
路宝发布了新的文献求助10
6秒前
呆萌笑晴发布了新的文献求助10
6秒前
aydidar发布了新的文献求助10
7秒前
邢文瑞发布了新的文献求助10
8秒前
乔治发布了新的文献求助10
9秒前
瑶瑶发布了新的文献求助30
10秒前
大个应助芭娜55采纳,获得50
12秒前
13秒前
李健的粉丝团团长应助gar采纳,获得10
15秒前
ll应助哈哈采纳,获得10
15秒前
16秒前
大风起兮发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
Orange应助Zhang采纳,获得10
18秒前
yoyo20012623完成签到,获得积分10
18秒前
Tinweng完成签到 ,获得积分10
19秒前
20秒前
王晓宇发布了新的文献求助10
21秒前
qyh发布了新的文献求助10
21秒前
kinsley发布了新的文献求助10
22秒前
清脆行天完成签到,获得积分10
23秒前
AQI完成签到,获得积分10
24秒前
大风起兮完成签到,获得积分20
24秒前
25秒前
苍穹猎鹰完成签到,获得积分10
25秒前
zz发布了新的文献求助10
25秒前
寇婧怡完成签到 ,获得积分10
26秒前
所所应助RC_Wang采纳,获得10
27秒前
深情安青应助成就觅翠采纳,获得10
29秒前
Gangster完成签到,获得积分10
32秒前
三点水完成签到 ,获得积分10
33秒前
Gangster发布了新的文献求助10
35秒前
35秒前
高分求助中
Ophthalmic Equipment Market by Devices(surgical: vitreorentinal,IOLs,OVDs,contact lens,RGP lens,backflush,diagnostic&monitoring:OCT,actorefractor,keratometer,tonometer,ophthalmoscpe,OVD), End User,Buying Criteria-Global Forecast to2029 2000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind 1000
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
不知道标题是什么 500
A Preliminary Study on Correlation Between Independent Components of Facial Thermal Images and Subjective Assessment of Chronic Stress 500
Technical Brochure TB 814: LPIT applications in HV gas insulated switchgear 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3962866
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3508787
关于积分的说明 11143177
捐赠科研通 3241660
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1791651
邀请新用户注册赠送积分活动 873020
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 803577