近年來(lái),隨著能源問(wèn)題日益嚴(yán)重以及MEMS和微傳感技術(shù)的發(fā)展,利用壓電效應(yīng)來(lái)從自然界俘獲能量供電受到越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注。本文介紹了一種基于水流流致振動(dòng)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(gè)俘能器在水下振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,在不改變壓電懸臂梁,流速在0.1—0.65m/s的情況下,對(duì)圓柱質(zhì)量比和直徑對(duì)俘能器的影響進(jìn)行數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)圓柱質(zhì)量比越小,俘能器的輸出越高,對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)流速也越大;單純?cè)龃髨A柱直徑時(shí)輸出對(duì)應(yīng)的流速范圍會(huì)增大,并且不會(huì)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(gè)值接近于壓電梁的寬度。接著以兩個(gè)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(gè)俘能器在水下串行排放,水流流速范圍與單俘能器一致,對(duì)兩個(gè)俘能器開(kāi)路輸出電壓隨中心距變化的規(guī)律進(jìn)行Fluent仿真和實(shí)驗(yàn)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(gè)俘能器的輸出都不會(huì)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(gè)俘能器的相互影響逐漸變?nèi)?輸出的提升效果也逐漸變?nèi)�。小中心距�?.. 

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的來(lái)源及研究的目的和意義
        1.1.1 課題的來(lái)源
        1.1.2 研究的目的和意義
    1.2 國(guó)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(dòng)研究
        1.2.3 流致振動(dòng)俘能研究
        1.2.4 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述的簡(jiǎn)析
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容
第2章 俘能器發(fā)電特性的數(shù)學(xué)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(xué)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(xiàng)參數(shù)
        3.2.2 圓柱質(zhì)量比對(duì)俘能器的影響
        3.2.3 阻尼對(duì)俘能器輸出的影響
        3.2.4 圓柱直徑對(duì)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(yàn)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(shí)驗(yàn)
    4.1 引言
    4.2 試驗(yàn)系統(tǒng)
        4.2.1 俘能器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的制作
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的搭建
    4.3 單俘能器實(shí)驗(yàn)
        4.3.1 質(zhì)量比對(duì)俘能器輸出的影響
        4.3.2 直徑對(duì)輸出的影響
    4.4 雙俘能器俘能實(shí)驗(yàn)
        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(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
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(dòng)與沖擊. 2009(10)

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

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



本文編號(hào)：3646866