文摘利用线性弹簧斜向布置的几何非线性产生非线性恢复力,提出了引入非线性恢复力的水下涡激振动(VIV)发电系统.该系统通过单向轴承、齿轮齿条机构、增速箱和转子发电机,将钝体横向往复运动转变为发电机的单向旋转运动.建立了综合考虑流-固-电耦合的水下涡激振动发电系统动力学方程,利用非线性振动理论,获得了钝体非线性振动的静态平衡点分岔和不同稳态运动的区间,重点研究了PF-2SN和2PF-2SN两种静态分岔情况下钝体的非线性动力学行为,获得了不同流速下钝体振动的Poincaré映射、相图和幅频图,分析了钝体在单周期小幅运动、大幅混沌运动和准周期大幅运动等运动模式下的振动行为及运动规律,并计算了在钝体处于不同稳态运动时的发电机功率.结果表明:在PF-2SN分岔方式中,系统处于二稳态运动时的振动和发电具有明显优势,平均振幅比为2.18、发电功率最大值为24.45 W.而在2PF-2SN分岔方式中,系统处于三稳态运动时的振动和发电更具优势,平均振幅比为1.98、发电功率最大值为18.32 W.
