本文關鍵詞：小型振動壓電發(fā)電機氣流致振激勵技術及其實驗研究

  更多相關文章： 引信 振動壓電發(fā)電機 氣流致振 噴注 共振腔 計算流體

【摘要】：小型振動壓電發(fā)電機是一種利用彈丸飛行過程中迎面氣流激勵噴注管內(nèi)壓電晶體產(chǎn)生電能的壓電發(fā)電機,具有結構簡單、體積小、換能效率高等特點。論文以“小型振動壓電發(fā)電機”為研究對象,針對機械激勵系統(tǒng)的氣流致振技術,在課題組前期研究的基礎上,重點開展噴注管內(nèi)流場性能及其氣流致振激勵機理研究,設計振動壓電發(fā)電機氣流致振激勵源頻率泵浦機械結構。首先,結合課題研究背景,提出本文機械激勵系統(tǒng)的氣流致振技術的關鍵問題。結合氣動技術在引信中的應用和Hartmann共振管在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及其應用,設計一種氣流致振壓電發(fā)電機的噴注管機械結構。其次,基于計算流體動力學理論,分析噴注管結構的噴嘴內(nèi)部形線、共振腔長度、噴嘴到共振腔的間距、中心柱直徑以及中心柱長度等尺寸參數(shù)對噴注管內(nèi)湍流場和氣流激勵共振腔底部的影響,為實驗室模擬提供了重要的參考依據(jù)。最后,通過實驗室空壓機模擬試驗,分析噴注管結構的噴注口速度、共振腔長度、噴嘴到共振腔的間距等三個主要尺寸參數(shù)對壓電換能器輸出特性的影響。實驗數(shù)據(jù)表明,這三個尺寸參數(shù)對噴注管機械結構的發(fā)電性能有很大影響,對結構設計有指導意義。本文的研究方法與結果,為氣流致振壓電發(fā)電機機械激勵系統(tǒng)的氣流致振技術研究與實驗提供了一定的理論參考,為提高氣流致振激勵源頻率泵浦能量采集的進一步研究和設計提供了參考。
【關鍵詞】：引信 振動壓電發(fā)電機 氣流致振 噴注 共振腔 計算流體
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM31
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-19
• 1.1 論文選題背景及研究問題7-12
• 1.1.1 課題研究背景7-8
• 1.1.2 氣流致振壓電發(fā)電機工作原理及研究關鍵問題8-12
• 1.2 氣動技術在引信中的應用與發(fā)展12-13
• 1.3 Hartmann共振管及其應用13-17
• 1.3.1 Hartmann共振管的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.2 Hartmann哨的應用16-17
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容17-19
• 2 氣流致聲管內(nèi)流場湍流模型19-32
• 2.1 計算流體動力學簡介19-20
• 2.2 適用于氣流致聲管內(nèi)流湍流模型20-25
• 2.2.1 流體控制方程20-22
• 2.2.2 湍流的數(shù)值模擬方法22-25
• 2.3 氣流致聲管內(nèi)流場數(shù)值模擬方法25-31
• 2.3.1 內(nèi)流場控制方程的離散方法25-28
• 2.3.2 內(nèi)流場網(wǎng)格劃分方式28-29
• 2.3.3 內(nèi)流場控制方程的離散格式29-30
• 2.3.4 內(nèi)流場邊界條件的設置原則30-31
• 2.4 本章小結31-32
• 3 氣致聲噴注管計算流體及聲學特性分析32-50
• 3.1 中心柱哈特曼哨氣致聲源及其工作原理32-33
• 3.2 氣致聲噴注管內(nèi)流場數(shù)值分析33-34
• 3.2.1 內(nèi)流場數(shù)值模擬的步驟33
• 3.2.2 噴注管內(nèi)流場計算域和網(wǎng)格生成33-34
• 3.2.3 噴注管內(nèi)流場數(shù)值模擬的邊界條件確定34
• 3.3 中心柱氣致噴注管內(nèi)聲波壓力分布34-37
• 3.4 收縮噴嘴內(nèi)部流道形線設計37-40
• 3.5 氣致聲源的聲學特性分析40-48
• 3.5.1 共振腔長度對腔底部壓力的影響40-43
• 3.5.2 共振腔與噴注口的距離對腔底部壓力的影響43-45
• 3.5.3 中心柱結構參數(shù)對腔底部壓力的影響45-48
• 3.6 本章小結48-50
• 4 輸出電能空壓機模擬實驗結構50-59
• 4.1 實驗噴注管結構設計50-55
• 4.1.1 噴嘴及套筒一體化結構50-51
• 4.1.2 共振腔51-52
• 4.1.3 中心柱52-53
• 4.1.4 壓電晶體53
• 4.1.5 收縮噴嘴共振腔一體化構設計53-55
• 4.2 空壓機氣源實驗系統(tǒng)設計55-57
• 4.2.1 實驗流程圖55-56
• 4.2.2 實驗用儀器參數(shù)56-57
• 4.3 氣致聲激勵振源壓電換能輸出特性測試實驗57-59
• 5 氣致聲壓電發(fā)電機輸出電能實驗59-70
• 5.1 噴注口氣流速度對聲振動特性影響59-63
• 5.1.1 噴注口氣流速度對噴注管振動壓強及頻率的影響59-61
• 5.1.2 噴注口氣流速度對壓電換能器輸出特性的影響61-63
• 5.2 噴嘴到共振腔的距離對噴注管聲振動特性影響63-65
• 5.2.1 噴嘴到共振腔的距離對噴注管振動壓強及頻率的影響63-64
• 5.2.2 噴嘴到共振腔的距離對壓電換能器輸出特性的影響64-65
• 5.3 共振腔長度對噴注管聲振動特性影響65-68
• 5.3.1 共振腔長度對噴注管振動壓強及頻率的影響65-67
• 5.3.2 共振腔長度對壓電換能器輸出特性的影響67-68
• 5.4 實驗誤差來源及處理措施68
• 5.5 本章小結68-70
• 6 總結和展望70-72
• 6.1 本文主要工作及成果70
• 6.2 本文創(chuàng)新點70-71
• 6.3 后續(xù)工作及展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-78
• 附錄78

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本文編號：718233