能源問題一直是制約人類社會發(fā)展的重要問題,隨著當(dāng)今社會能源短缺越來越嚴(yán)重,人們對新能源的探索步伐也隨之加快。海洋能作為一種清潔無污染且取之不盡用之不竭的能源,受到了人們的青睞,但如何能夠?qū)⒑Ｑ竽苻D(zhuǎn)換為電能依然是巨大的難題。壓電材料作為一種新型的機(jī)電轉(zhuǎn)換材料,能夠?qū)h(huán)境中的機(jī)械振動轉(zhuǎn)換為電能,它具有無污染,結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢,越來越多相關(guān)領(lǐng)域的科研人員都加大了對壓電發(fā)電的研究,不斷提高其機(jī)電轉(zhuǎn)換效率,簡化其裝置結(jié)構(gòu),降低生產(chǎn)成本。文章就此設(shè)計(jì)了一種基于卡門渦街效應(yīng)的柔性壓電發(fā)電裝置,是對海洋能提取技術(shù)的新的探索。文章首先介紹了海洋能作為新能源開發(fā)的重要性以及項(xiàng)目課題的研究背景,并介紹了現(xiàn)階段國內(nèi)外對于海洋能壓電發(fā)電的研究現(xiàn)狀,分析了現(xiàn)有壓電發(fā)電裝置的工作原理以及優(yōu)缺點(diǎn),提出了利用柔性壓電材料發(fā)電是可行的且具有巨大的發(fā)展?jié)摿�。其�?對基于卡門渦街效應(yīng)的柔性壓電發(fā)電相關(guān)的理論基礎(chǔ)進(jìn)行分析和探討,介紹了流體的水動力參數(shù)、壓電本構(gòu)方程等相關(guān)知識,找到合理的流場模型以及壓電模型,完成整個(gè)裝置數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建。然后,對基于卡門渦街效應(yīng)的柔性壓電發(fā)電裝置發(fā)電能力進(jìn)行有限元仿真分析,先完成對單圓柱和串列雙圓柱... 

【文章來源】：青島大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【圖文】：

圖１．３低頻壓電俘能器??Ｆｉｇ．?１．３?Ｌｏｗ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｅｎｅｒｇｙ?ｈａｒｖｅｓｔｅｒ??２??

青島大學(xué)碩士學(xué)位論文??＾美國的Ｌｅｉ?〇１１［１５］開發(fā)了一種在低頻環(huán)境中振動的壓電俘能器，如圖１．３所示。??該俘能器采用了?ＡＢＳ塑料作為懸臂梁，梁的末端放一質(zhì)量塊，裝置的另一端固定??有兩片壓電陶瓷片，質(zhì)量塊在懸臂梁中間位置。質(zhì)量塊隨著環(huán)境的振動上下振動，??并與壓電陶瓷片發(fā)生碰撞，引起壓電陶瓷片產(chǎn)生形變，由于壓電材料正壓電效應(yīng)的??作用產(chǎn)生電能。??８１１６１＾＼＾１＾等［１６］人開發(fā)出一種簡易的鼓型換能器，如圖１．４所示。該裝置主??要由中間的鋼鐵圓環(huán)和上下兩面的壓電陶瓷片構(gòu)成，用來收集環(huán)境中振動產(chǎn)生的能??量。據(jù)測量在共振狀態(tài)下能夠產(chǎn)生ｌｌｍＷ的電能。??、、－一一??圖１．４鼓型換能器??Ｆｉｇ．?１．４?Ｄｒｕｍ?ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ??＾１１＾也等［１７］開發(fā)出了一種微型壓電俘能器，如圖１．５所示。壓電陶瓷的厚度為??２微米，極板材料－桂為５米，電極是交叉方式，機(jī)電耦合常數(shù)卜０．２５，懸臂梁的尺??寸是０．８ｘｌ．２ｍｍ、作用面積是０．８ｘ〇．４ｍｍ

青島大學(xué)碩士學(xué)位論文??＾美國的Ｌｅｉ?〇１１［１５］開發(fā)了一種在低頻環(huán)境中振動的壓電俘能器，如圖１．３所示。??該俘能器采用了?ＡＢＳ塑料作為懸臂梁，梁的末端放一質(zhì)量塊，裝置的另一端固定??有兩片壓電陶瓷片，質(zhì)量塊在懸臂梁中間位置。質(zhì)量塊隨著環(huán)境的振動上下振動，??并與壓電陶瓷片發(fā)生碰撞，引起壓電陶瓷片產(chǎn)生形變，由于壓電材料正壓電效應(yīng)的??作用產(chǎn)生電能。??８１１６１＾＼＾１＾等［１６］人開發(fā)出一種簡易的鼓型換能器，如圖１．４所示。該裝置主??要由中間的鋼鐵圓環(huán)和上下兩面的壓電陶瓷片構(gòu)成，用來收集環(huán)境中振動產(chǎn)生的能??量。據(jù)測量在共振狀態(tài)下能夠產(chǎn)生ｌｌｍＷ的電能。??、、－一一??圖１．４鼓型換能器??Ｆｉｇ．?１．４?Ｄｒｕｍ?ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ??＾１１＾也等［１７］開發(fā)出了一種微型壓電俘能器，如圖１．５所示。壓電陶瓷的厚度為??２微米，極板材料－桂為５米，電極是交叉方式，機(jī)電耦合常數(shù)卜０．２５，懸臂梁的尺??寸是０．８ｘｌ．２ｍｍ、作用面積是０．８ｘ〇．４ｍｍ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于有限元的壓電雙晶片驅(qū)動模擬分析[J]. 張昌松,雷春耀,高峰.  陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(02)
[2]基于壓電材料的振動能量回收技術(shù)現(xiàn)狀綜述[J]. 邊義祥,楊成華.  壓電與聲光. 2011(04)
[3]不同形狀壓電振子的振動發(fā)電行為研究[J]. 鄧冠前,陳仲生,陶利民.  壓電與聲光. 2010(03)
[4]不同截面形狀懸臂梁雙晶壓電振子發(fā)電能力建模與實(shí)驗(yàn)研究[J]. 單小彪,袁江波,謝濤,陳維山.  振動與沖擊. 2010(04)
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[6]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)
[7]壓電驅(qū)動器和傳感器的ANSYS模擬分析[J]. 鄧國紅,余雄鷹,湯愛華.  重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2007(11)
[8]電池供電型便攜式設(shè)備的一些新發(fā)展趨勢[J]. Tony Armstrong.  今日電子. 2007(03)
[9]壓電式能量獲取裝置的研究現(xiàn)狀[J]. 方科,李欣欣,楊志剛,程光明,闞君武.  傳感器與微系統(tǒng). 2006(10)
[10]基于非標(biāo)準(zhǔn)分析湍流模型及其應(yīng)用[J]. 姚衛(wèi),吳峰,汪箭.  自然科學(xué)進(jìn)展. 2006(09)

碩士論文
[1]全液壓漂浮式海浪發(fā)電裝置流固耦合分析[D]. 李超.山東大學(xué) 2012



本文編號：3349828