The dynamics of a cylinder arranged between two side walls was experimentally investigated. The gap between the cylinder and the walls is considered narrow sufficiently to allow the cylinder to contact the side walls. In the present study, we want to clarify the dynamics change of the cylinder induced by the periodic impact on the walls. We considered the gap ratio between the cylinder and the side walls, $e/D$ as the main variable. The side walls affected dramatically to the dynamics of the circular cylinder depending on whether the cylinder contacts the side walls or not. As a common phenomenon that occurred in both of the cylinders with and without contact, there is the shift of the lock-in regime to a lower reduced velocity. For the circular cylinder contacting the side walls, the walls allowed the cylinder to oscillate even outside the lock-in regime. Besides, the oscillating frequency of the contacting cylinder significantly increased than the isolated cylinder. To compare the dynamics changed induced by the presence of the side walls, the additional experiments were conducted with a square cylinder. Whereas the side walls give positive effects to the circular cylinder from the perspective of the energy harvesting, the square cylinder with two side walls just showed the decrement of the oscillating amplitude.
본 연구에서는 두 평면 사이에 배열된 실린더의 유체 유동 내에서의 동역학적 거동에 대해 연구하였다. 실린더와 측면 벽 사이의 거리는 실린더가 유동에 의한 진동을 겪을 때, 충분히 벽과 충돌할 수 있도록 좁게 설정하였다. 본 연구를 통해 저자는 두 측면 벽과의 충돌을 통해 실린더의 동역학적 거동이 기존 와유기 진동을 겪는 실린더에 비해 어떻게 변화하는지 연구하고자 하였다. 주 변수로서는 측면 벽과 실린더 사이의 거리를 선정하였으며 측면 벽과의 충돌 여부에 따라 실린더의 동역학적 거동이 극적으로 변화함을 확인하였다. 먼저 충돌을 겪는 실린더와 충돌하지 않는 실린더에서 공통적으로 나타난 현상으로서, 와유기 진동을 겪는 실린더의 공진 영역이 더 낮은 무차원화된 유속으로 이동하는 것을 볼 수 있었다. 뿐만 아니라 벽과 충돌하는 실린더에 대해서는 이런 공진 영역 밖에서도 실린더가 충분히 크게 진동하며 벽과 충돌할 수 있음을 확인하였다. 더욱이 벽과 충돌하는 실린더의 경우, 기존 실린더의 진동 주파수가 전체적인 시스템의 공진 주파수로부터 크게 벗어나지 않는 것과는 다르게 진동 주파수가 유속에 거의 비례하여 증가하였다. 또한 에너지 하베스팅 모델로서 더 적합한 단면 형태를 고려하기 위해 원형이 아닌 사각 실린더에 대한 실험도 추가적으로 수행하였다. 그러나 에너지 하베스팅 관점에서 두 측면 벽이 원형 실린더에 긍정적인 효과를 가져온 것과는 다르게, 사각 실린더에 대해서는 두 벽은 실린더의 진폭을 감소시키는 효과만을 가져왔다.
