近年來,隨著能源問題日益嚴重以及MEMS和微傳感技術(shù)的發(fā)展,利用壓電效應(yīng)來從自然界俘獲能量供電受到越來越多學者的關(guān)注。本文介紹了一種基于水流流致振動的水下壓電俘能器,該俘能器由繞流圓柱和壓電懸臂梁兩部分組成。文中首先建立了單個俘能器在水下振動的數(shù)學模型,在不改變壓電懸臂梁,流速在0.1—0.65m/s的情況下,對圓柱質(zhì)量比和直徑對俘能器的影響進行數(shù)值分析和實驗。發(fā)現(xiàn)圓柱質(zhì)量比越小,俘能器的輸出越高,對應(yīng)的啟動流速也越大;單純增大圓柱直徑時輸出對應(yīng)的流速范圍會增大,并且不會提高俘能器的起振流速。就輸出電壓的峰值而言俘能器圓柱直徑存在最優(yōu)值,這個值接近于壓電梁的寬度。接著以兩個壓電俘能器為一組,同組的俘能器參數(shù)相同,根據(jù)圓柱質(zhì)量比和直徑分為四組。將同組的兩個俘能器在水下串行排放,水流流速范圍與單俘能器一致,對兩個俘能器開路輸出電壓隨中心距變化的規(guī)律進行Fluent仿真和實驗研究。發(fā)現(xiàn)不管中心距為多少,后面俘能器的最大輸出總是不小于前面俘能器,兩個俘能器的輸出都不會弱于單俘能器,而且有增大輸出流速范圍的作用。隨著中心距的增大,兩個俘能器的相互影響逐漸變?nèi)?輸出的提升效果也逐漸變?nèi)酢Ｐ≈行木嘞?.. 

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的來源及研究的目的和意義
        1.1.1 課題的來源
        1.1.2 研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 壓電俘能研究現(xiàn)狀
        1.2.2 流致振動研究
        1.2.3 流致振動俘能研究
        1.2.4 國內(nèi)外文獻綜述的簡析
    1.3 主要研究內(nèi)容
第2章 俘能器發(fā)電特性的數(shù)學模型
    2.1 引言
    2.2 結(jié)構(gòu)和工作原理
        2.2.1 俘能器結(jié)構(gòu)
        2.2.2 俘能器的原理
    2.3 壓電俘能器建模
        2.3.1 水下壓電俘能器數(shù)學模型的建立
        2.3.2 基于Fluent的仿真模型
        2.3.3 雙俘能器建模
    2.4 本章小結(jié)
第3章 俘能器發(fā)電特性的仿真分析
    3.1 引言
    3.2 研究影響單俘能器輸出的參數(shù)
        3.2.1 確定俘能器的各項參數(shù)
        3.2.2 圓柱質(zhì)量比對俘能器的影響
        3.2.3 阻尼對俘能器輸出的影響
        3.2.4 圓柱直徑對俘能的影響
    3.3 基于Fluent的雙俘能器輸出特性仿真
        3.3.1 驗證Fluent仿真的可行性
        3.3.2 雙俘能器的輸出特性分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 俘能器發(fā)電特性實驗
    4.1 引言
    4.2 試驗系統(tǒng)
        4.2.1 俘能器實驗樣機的制作
        4.2.2 實驗測試系統(tǒng)的搭建
    4.3 單俘能器實驗
        4.3.1 質(zhì)量比對俘能器輸出的影響
        4.3.2 直徑對輸出的影響
    4.4 雙俘能器俘能實驗
        4.4.1 圓柱質(zhì)量比為1.18直徑為10mm的俘能器輸出特性
        4.4.2 圓柱質(zhì)量比為1.18直徑為15mm的俘能器輸出特性
        4.4.3 圓柱質(zhì)量比為2.7直徑為10mm的俘能器輸出特性
        4.4.4 圓柱質(zhì)量比為2.7直徑為15mm的俘能器輸出特性
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]壓電俘能技術(shù)研究現(xiàn)狀綜述[J]. 袁江波,謝濤,單小彪,陳維山.  振動與沖擊. 2009(10)

博士論文
[1]基于流機電多物理場耦合下渦激振動能量收集模型及特性[D]. 王軍雷.重慶大學 2014
[2]考慮大變形的深水立管渦激振動非線性分析方法研究[D]. 吳學敏.中國海洋大學 2013
[3]被動湍流控制下多柱體流致振動研究[D]. 丁林.重慶大學 2013

碩士論文
[1]循環(huán)水槽系統(tǒng)設(shè)計及參數(shù)研究[D]. 于昌利.哈爾濱工程大學 2009



本文編號：3646866