FALLSTUDIE
FALLSTUDIE
University of Poitiers researchers integrated OAV Air Bearings with a virtual damper–spring system to improve vortex-induced vibration energy harvesting through frictionless, precisely controlled motion.
CUSTOMER
University of Poitiers
INDUSTRY
Research & Academics
APPLICATION
VIV Energy Harvesting
PRODUCT USED
Air Bearings
BENEFIT
Frictionless Precision Motion
FALLSTUDIE
Efficient energy harvesting from natural fluid flows like wind and marine currents remains difficult. One common effect of fluid motion is vortex-induced vibrations (VIV), which allows these vibrations to turn into usable energy. This case study explores how integrating a virtual damper–spring system paired with OAV Air Bearings enhances VIV energy harvesting by addressing critical challenges such as minimizing energy loss, enhancing adaptability, and increasing long term durability.
Traditional VIV systems rely on physical dampers and springs, which can introduce mechanical losses and provide limited control as flow conditions change. Their fixed mechanical characteristics can restrict the system's ability to operate efficiently across a range of conditions. Mechanical components may also wear over time, creating additional challenges for systems intended for long-term operation.
FALLSTUDIE
To overcome these challenges, the research team at the University of Poitiers in France developed a virtual damper–spring system that adjusts damping and stiffness in real time through a software designed to allow for seamless adaptation to changing flow conditions without the need for physical modifications. This system required ultra-precise controls that eliminated friction, enhanced stability, and ensured reliable alignment in harsh environments. OAV Air Bearings are ideally suited for this application, offering advantages that directly addresses the limitations of traditional VIV systems.
By providing frictionless motion, OAV Air Bearings reduced energy loss, enabling quick responsiveness to changes in flow speed and maximizing energy capture. Precision alignment enabled the virtual damper–spring system to operate with high accuracy. Additionally, with no contact or rolling parts, OAV Air Bearings smooth low vibration performance operated with no noise, no wear and tear, and required no maintenance especially for fluid-exposed systems that need durability.
Experiments showed that maintaining stable performance across a range of flow rates significantly increased energy yield. With OAV Air Bearings, the system would benefit from longer life, more reliable alignment, and reduced noise from vibrations. The ability to resist environmental wear (from wind or marine forces, for example) without performance loss gives OAV Air Bearings a clear advantage over traditional bearing solutions in these settings.
Figure 1: Photography of the experimental setup
Figure 2: Graph one shows variations in reduced amplitude (A*10) as a function of reduced velocity (U*) for the three configurations analysed. Graph two shows variations in reduced amplitude (A*10) as a function of reduced velocity (U*) for different values of damping ratios. Graph three shows variations in energy harvesting efficiency (in percent) as a function of the reduced velocity.
FALLSTUDIE
The experimental study demonstrated that the virtual damper–spring system could actively modify the dynamic response of the VIV energy harvester across varying flow conditions. By adjusting damping and stiffness, the researchers were able to influence vibration amplitude and energy-harvesting efficiency without relying on fixed mechanical damping characteristics.
The OAV Air Bearings provided frictionless linear motion that was needed by the experimental platform, which minimized mechanical losses that otherwise influenced the measured response. This allowed the researchers to evaluate the effects of the virtual damper–spring control strategy under controlled experimental conditions.
Enabled low-friction motion for VIV energy-harvesting experiments
Supported precise control of the virtual damper–spring system
Reduced mechanical losses within the experimental platform
Enabled evaluation across varying flow and damping conditions
The study demonstrates how low-friction precision motion can support advanced experimental platforms designed to investigate and optimize VIV-based energy-harvesting technologies.
FALLSTUDIE
Außergewöhnliche Leistungen werden aus den sehr grundlegenden Wurzeln eines Ziels geschmiedet. Die kontinuierliche Verbesserung dieser Wurzeln wird zu enormen Errungenschaften und Fortschritten führen. Bei OAV Air Bearings betonen wir, dass ein starkes Fundament die Essenz des Wachstums ist. Die reibungslosen und präzisen Fähigkeiten von OAV Air Bearings ermöglichen das Wachstum unglaublich einzigartiger und monumentaler Bestrebungen. Himmlische Aktivitäten sind ein solches Beispiel.
Satellitenkommunikation und Erdbeobachtung wirken sich auf vielfältige Weise auf das Leben aus. Von der Kommunikation über die Forschung bis hin zu Daten sind Satelliten eine entscheidende Komponente dessen, was wir heute wissen und nutzen. Durch den Einsatz von CubeSats ist Open Cosmos auf kritische Satellitenkommunikation und -beobachtung spezialisiert. CubeSats sind Miniatursatelliten mit einer Größenkonfiguration zwischen 10 cm und 30 cm in Form eines Quadrats, die von Einsatzkräften in die Umlaufbahn geschossen werden. Diese Nanosatelliten sind für die Erfassung einer Vielzahl von Daten verantwortlich, von globalen Katastrophen über wissenschaftliche Forschungsstudien, Energie und Ressourcen bis hin zu Kommunikation und Logistik.
Das Montage- und Testteam von Open Cosmos produziert und testet diese Geräte, um ihre Ziele zu erreichen. Durch den Einsatz des neuartigen OAV-Rollenluftlagers ist das Team in der Lage, Satelliten erfolgreich in einer Umlaufbahn im Freibewegungszustand zu simulieren und das Lageregelungssystem zu testen. Das Luftlager wird auf einem Ständer platziert und das Raumfahrzeug auf dem Luftlager. Durch die reibungslose Bewegung um eine Achse ermöglicht das Luftlager dem Team, das Lageregelungssystem eine Achse nach der anderen zu testen. Vom Boden der Erde aus ist Open Cosmos in der Lage, mit dem OAV Air Bearing eine praktisch reibungsfreie und Mikrogravitationsumgebung für die Himmelsforschung nachzubilden.
Vor dem Einsatz von OAV Air Bearing-Produkten sammelte das Team diese Daten durch Simulationsberechnungen und Analysen. Eine Hauptherausforderung in dieser Zeit war die Ungewissheit, wie genau die Simulationen und Berechnungen wirklich waren. Durch die Verwendung des Luftlagers ist das Team nun in der Lage, solche Szenarien physikalisch zu simulieren, um ihre Berechnungen für die Generierung vollständiger Genauigkeit zu bestätigen.
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Bild* Open Cosmos SatCubes Space Infrastructure
Dieses Material basiert auf Arbeiten, die von Open Cosmos LTD unterstützt werden. www.open-cosmos.com