本文關(guān)鍵詞：直激式壓電風(fēng)力發(fā)電機的設(shè)計與試驗研究

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【摘要】：相比于電磁、靜電等發(fā)電原理或方法,壓電發(fā)電具有能量密度高、響應(yīng)快、無電磁干擾等優(yōu)點,且易于實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的微小化與集成化,故在振動及流體等能量回收方面具有廣泛的應(yīng)用前景。為滿足弱風(fēng)環(huán)境下微功率傳感監(jiān)測系統(tǒng)的自供電需求,本文提出直激式壓電風(fēng)力發(fā)電機,并從理論和試驗兩方面對其輸出特性進行了研究。具體研究工作如下：1.建立了單體壓電振子、單體壓電振子自由端添加附加質(zhì)量及柔性梁結(jié)構(gòu)的模型并進行了仿真與對比分析,獲得了給定風(fēng)速下單體壓電振子結(jié)構(gòu)尺度對變形量及應(yīng)力的影響規(guī)律,以及壓電振子端部添加附加質(zhì)量或柔性梁對固有頻率的影響規(guī)律。結(jié)果表明,單體壓電振子一階固有頻率較高,很難在較低風(fēng)激勵下達到共振狀態(tài)；適當(dāng)增加壓電振子長度以及在單體壓電振子自由端添加附加質(zhì)量或柔性梁的方法可有效降低一階固有頻率,從而匹配不同風(fēng)速、改善發(fā)電性能。2.利用渦激振動和振動分析理論,建立了壓電風(fēng)力發(fā)電機的振動響應(yīng)模型,并進行了仿真與分析,獲得了迎風(fēng)角、附加質(zhì)量及風(fēng)速對其發(fā)電特性以及渦激頻率的影響規(guī)律。結(jié)果表明,其它條件確定時,存在最佳迎風(fēng)角、最佳附加質(zhì)量及最佳風(fēng)速使發(fā)電機的輸出電壓最大,并且上述各最佳參數(shù)相互影響。3.為驗證發(fā)電機回收風(fēng)能的可行性以及理論分析的正確性,設(shè)計制作了壓電風(fēng)力發(fā)電機樣機,搭建了試驗測試系統(tǒng)、并進行了試驗測試；獲得了迎風(fēng)角、附加質(zhì)量、柔性梁尺度及風(fēng)速等對發(fā)電機輸出性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,在壓電振子端部添加附加質(zhì)量和柔性梁可有效地改善發(fā)電機的輸出性能,確實存在最佳附加質(zhì)量、迎風(fēng)角及風(fēng)速使發(fā)電機的輸出電壓最大。
【關(guān)鍵詞】：壓電 風(fēng)力發(fā)電機 柔性梁
【學(xué)位授予單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-18
• 1.1 研究背景和意義8-9
• 1.2 壓電風(fēng)力發(fā)電機的研究現(xiàn)狀9-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-18
• 第2章 壓電振子的有限元仿真與性能分析18-28
• 2.1 模型建立18-20
• 2.2 有限元仿真與分析20-25
• 2.3 本章小結(jié)25-28
• 第3章 直激式壓電風(fēng)力發(fā)電機的建模與仿真分析28-42
• 3.1 壓電風(fēng)力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)和工作原理28-30
• 3.2 壓電風(fēng)力發(fā)電機振動響應(yīng)模型的建立30-35
• 3.3 壓電風(fēng)力發(fā)電機輸出特性的仿真與分析35-40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 第4章 直激式壓電風(fēng)力發(fā)電機的設(shè)計與試驗42-54
• 4.1 壓電風(fēng)力發(fā)電機設(shè)計制作和測試系統(tǒng)搭建42-44
• 4.2 壓電風(fēng)力發(fā)電機的試驗與分析44-53
• 4.3 本章小結(jié)53-54
• 第5章 結(jié)論與展望54-56
• 5.1 結(jié)論54-55
• 5.2 展望55-56
• 參考文獻56-60
• 致謝60-61
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果61-63

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