非線形磁気弾性系におけるポテンシャル表現について

Abstract

本報告は, 乱流に含まれる広帯域のパワースペクトルからエネルギーを回収する方法に関して行っている考察をまとめている.エネルギー源である流体運動を支配する方程式の力学的特性を考慮すると, 広帯域のスペクトルに分布したエネルギーを回収する回収系は非線形性を有することが望ましいと考えられる.本報告では基礎的な回収系として, 弾性梁の挙動が非線形微分方程式に従う磁気弾性梁を用いる.この弾性梁を用いた磁気機械系は, 2個の磁石が形成する磁場に曝された梁が励振されてたわみ振動する構造を有する.そこでまず, 2個の磁石の配置による磁場の変化に対するポテンシャルとその表現について考察する.次に同期のメカニズムによる乱流からのエネルギー回収の可能性を検討するため, ポテンシャルを考慮した2つの磁気機械系が同期した場合に関して, エネルギー授受の解析を行い, 共振した場合におけるエネルギー授受の特徴との類似性に基づいて考察する.

In this research, we discuss the possibility to scavenge energy from fluid including turbulence. Based on mechanism of turbulence, energy scavenging devices are expected to keep nonlinearity for accepting wide band spectrum distribution of turbulence. A magnetoelastic beam is adopted as an energy scavenging device. This magnetoelastic beam is excited in magnetic field consisting of two magnets. In this report, the potential shape, which governs the dynamics, is discussed from the view point of the field arrangement. We also estimate the possibility of energy scavenging through synchronization. We analyze energy exchange between two synchronized systems and find some similarities with resonance.