风力影响下一类仿生型随机能量俘获器的矩分析（英文）

摘要

为了进一步了解在风力和随机激励影响下能量俘获器的性能，本文研究了高斯白噪声与驰振激励作用下一类仿生型能量俘获器的随机响应特性.该能量俘获器模仿了海鸥翅膀的运动模式及其与风力的相互作用.首先，基于近似逼近的能量俘获器满足的微分方程，采用等效线性化方法将微分方程模型转化为对应的It?随机微分方程，进而结合矩分析理论，推导出了能量俘获器的位移、速度和电压的二阶稳态矩.通过数值模拟，研究了不同噪声强度、风速、刚度系数和机电耦合系数下的随机响应特性，通过时域分析验证了稳态矩的结果 .结果表明，随着噪声强度和风速的增大，均方位移和均方电压显著增加；刚度系数的绝对值越大，均方位移和均方电压越小；较大的机电耦合系数有助于提高均方电压.此外，还通过时域分析进一步探讨了风速和机电耦合系数对稳态概率密度的影响，揭示了能量俘获器在不同环境条件下的双峰分布特征.

关键词

仿生型能量俘获器 / 高斯白噪声 / 等效线性化法 / 稳态矩

基金资助

国家自然科学基金(12172266); 陕西省创新人才推进计划-青年科技新星项目（2023KJXX-014）