近日，我院周志勇副教授课题组在国际能源类知名期刊《Energy》（中科院JCR Top期刊，影响因子7.147）上发表题为“Harvesting more energy from variable-speed wind by a multi-stable configuration with vortex-induced vibration and galloping”的研究论文。该研究成果是土木建筑学院在工程技术-能源与燃料的探索性成果，西北工业大学的秦卫阳教授参与了此项工作为该论文的通讯作者，河南大学土木建筑学院为第一署名单位，西北工业大学力学与土木建筑学院为第二署名单位。
自然界中蕴含着丰富的风能，利用风致振动能量收集器将风能转换为电能，实现传感器网络中节点无线传感器、控制器的自供能，具有重要的实际意义与应用前景。实际环境中风速往往不稳定并在一个较宽的范围内变化，会导致传统的线性风致振动能量收集器很难保障高效的风能收集转换效率。如何使风致振动能量收集器在较宽的风速范围内保持较高的能量转换效率显得至关重要。周志勇副教授团队针对变速弱风环境下的风能收集技术难题开展研究，利用涡激振动和颤振的失稳机理，结合非线性多稳态技术，设计出了一种多稳态风能收集结构。通过理论和实验研究发现，所提出的多稳态风能收集结构通过引入磁引力可以表现出双稳态和双稳态特性。通过调整磁引力具有三稳态特性的风能收集结构，在风荷载作用下可以在任意两个平衡位置之间发生阱间跳跃。这不仅能够更加容易地实现密集的阱间跳跃，而且在发生阱间跳跃时还保持较大的振幅，从而在变速弱风环境下具有较高的风能的收集效率。
该项研究得到了国家自然科学基金青年项目、中国博士后科学基金面上项目、河南省科技发展计划项目、河南省教育厅科学技术研究重点项目以及土木建筑学院的支持。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.121551
基于涡激振动和颤振机理的多稳态风能收集结构示意图
