為滿足管道流體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自供電需求,針對(duì)流速/向恒定、空間有限的管道流環(huán)境下壓電振子的有效激勵(lì)問題,提出一種壓電簡(jiǎn)支梁縱振式管道氣流俘能器,從理論及試驗(yàn)兩方面對(duì)其發(fā)電特性進(jìn)行了研究,具體研究?jī)?nèi)容如下:1.壓電振子是俘能器的關(guān)鍵功能部件,直接影響到俘能器的發(fā)電性能。根據(jù)壓電學(xué)及材料力學(xué)理論,建立了簡(jiǎn)支梁壓電振子的COMSOL有限元模型,研究了基板長(zhǎng)度、寬度及厚度比(基板厚度與總厚度之比)、附加質(zhì)量和外部載荷(靜載荷及激振力)等因素對(duì)其表面應(yīng)力、固有頻率及發(fā)電性能(輸出電壓及功率)的影響規(guī)律,結(jié)果表明:壓電晶片上的最大應(yīng)力隨基板長(zhǎng)度增加呈線性增加,隨寬度和厚度比增加而減小;固有頻率隨基板長(zhǎng)度和附加質(zhì)量增加而減小,隨寬度、厚度比和靜載荷增大而增大;應(yīng)保證壓電振子工作在一階振型下,激振力一定時(shí)采用較小的厚度比并進(jìn)行負(fù)載及固有頻率匹配,可實(shí)現(xiàn)最大功率輸出。2.根據(jù)渦激振動(dòng)理論,闡述了俘能器縱向振動(dòng)發(fā)電的工作原理,建立了擾流板渦激力的COMSOL有限元模型,通過反作用力算子提取了升/曳力系數(shù)(CL和CD)并給出了影響渦激力幅頻特性的關(guān)鍵因素,獲得了升/曳力系數(shù)頻率、均值和幅值的變化規(guī)律;基于莫里森...

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 尾流擾動(dòng)式壓電俘能器的研究現(xiàn)狀
    1.3 渦激振動(dòng)式壓電俘能器的研究現(xiàn)狀
    1.4 馳振式壓電俘能器的研究現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 簡(jiǎn)支梁壓電振子的有限元仿真
    2.1 壓電振子有限元模型建立
    2.2 壓電振子的靜力學(xué)特性及其影響因素
    2.3 壓電振子的固有頻率及其影響因素
    2.4 壓電振子的發(fā)電特性及其影響因素
    2.5 本章小結(jié)
第3章 壓電管道氣流俘能器的建模與分析
    3.1 俘能器的結(jié)構(gòu)及工作原理分析
    3.2 渦激力的有限元建模與仿真
    3.3 俘能器的動(dòng)力學(xué)模型建立與仿真
    3.4 本章小結(jié)
第4章 壓電管道氣流俘能器的試驗(yàn)與分析
    4.1 試驗(yàn)系統(tǒng)與測(cè)試方案
    4.2 俘能器的電壓特性及其影響因素分析
    4.3 俘能器的功率特性及其影響因素分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間取得的研究成果
致謝



本文編號(hào)：3767770