Flow-induced vibration and aeroelastic flutter have been considered to be an attractive energy source in renewable energy harvesting systems. In this thesis, a novel mechanism of a periodic vibration based on snap-through motion is reported. The stability and post-critical behaviours of periodic snapping under an external uniform flow are investigated experimentally by changing certain geometric parameters, such as the initial buckled shape with an angle of inclination at both ends, free-stream velocity, and fluid density. Experimental measurements are supported by theoretical analysis. Then, a new concept of energy harvesting system that uses the snap-through motion and collision with rigid wall is presented. The snap-through based triboelectric nanogenerator exhibits power generation performance superior to that of existing flutter-based systems, suggesting its potential applications in powering electric devices.
유동에 의한 구조물의 진동 및 공력 탄성에 의한 플러터는 재생 에너지 수확 시스템에서 매력적인 에너지 원으로 여겨져왔다. 본 논문에서는, 이와 관련하여 스냅 스루 모션에 기반을 둔 새로운 진동 메커니즘을 제시하였다. 균일한 유동 내에서의 탄성 시트의 주기적인 스내핑 모션의 안정성 문제와 안성성이 깨진 후의 진동 거동에 대해 이론적, 실험적 접근을 통해 고찰하였다. 또한 고찰한 내용을 토대로 스냅 스루 모션과 주기적인 진동 중에 발생할 수 있는 벽과의 충돌을 사용한 새로운 에너지 수확 시스템에 대한 개념을 제시하였다. 스냅 스루 기반 마찰 전기 발전기는 기존의 플러터 기반 시스템보다 우수한 발전 성능을 보여 주었고, 전력 공급 장치로써의 잠재적인 가능성을 확인하였다.
