В ходе экспериментов ученые детально изучили, как форма торцов цилиндра влияет на характер его колебаний и структуру образующихся за ним вихрей. Для этого использовались четыре типа концевых насадок: свободный торец, полусфера, а также присоединенные и отсоединенные аэродинамические шайбы. Было установлено, что геометрия торцов существенно меняет распределение фазы схода вихрей по длине цилиндра и влияет на развитие как поперечных, так и крутильных колебаний.
Особенно интересным оказался эффект при крутильных колебаниях: присоединение аэродинамических шайб приводило к сглаживанию распределения фазы и формированию квазидвумерного вихревого следа, что отличает этот режим от классических поперечных колебаний.
По словам младшего научного сотрудника лаборатории аэромеханики и волновой динамики Ярослава Демченко, полученные результаты позволяют глубже понять механизмы возникновения крутильных колебаний и управлять ими. Это открывает путь к созданию безлопастных ветрогенераторов, где энергия извлекается из управляемых колебаний конструкции. Такие установки не содержат сложных вращающихся комплектующих, что делает их более надежными и удобными для эксплуатации в суровых климатических условиях, например, в Арктике или пустынях, где эксплуатация традиционных роторных ветряков из-за наличия подшипников и трущихся частей затруднена.
Кроме того, новые знания помогут инженерам проектировать здания и сооружения, способные лучше противостоять разрушительному воздействию ветра, что особенно важно для регионов с тяжелыми условиями.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physics of Fluids (Q1).
