本文關(guān)鍵詞：小型振動壓電發(fā)電機(jī)氣流致振激勵(lì)技術(shù)及其實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：小型振動壓電發(fā)電機(jī)是一種利用彈丸飛行過程中迎面氣流激勵(lì)噴注管內(nèi)壓電晶體產(chǎn)生電能的壓電發(fā)電機(jī),具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、換能效率高等特點(diǎn)。論文以“小型振動壓電發(fā)電機(jī)”為研究對象,針對機(jī)械激勵(lì)系統(tǒng)的氣流致振技術(shù),在課題組前期研究的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)開展噴注管內(nèi)流場性能及其氣流致振激勵(lì)機(jī)理研究,設(shè)計(jì)振動壓電發(fā)電機(jī)氣流致振激勵(lì)源頻率泵浦機(jī)械結(jié)構(gòu)。首先,結(jié)合課題研究背景,提出本文機(jī)械激勵(lì)系統(tǒng)的氣流致振技術(shù)的關(guān)鍵問題。結(jié)合氣動技術(shù)在引信中的應(yīng)用和Hartmann共振管在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用,設(shè)計(jì)一種氣流致振壓電發(fā)電機(jī)的噴注管機(jī)械結(jié)構(gòu)。其次,基于計(jì)算流體動力學(xué)理論,分析噴注管結(jié)構(gòu)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(lì)共振腔底部的影響,為實(shí)驗(yàn)室模擬提供了重要的參考依據(jù)。最后,通過實(shí)驗(yàn)室空壓機(jī)模擬試驗(yàn),分析噴注管結(jié)構(gòu)的噴注口速度、共振腔長度、噴嘴到共振腔的間距等三個(gè)主要尺寸參數(shù)對壓電換能器輸出特性的影響。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,這三個(gè)尺寸參數(shù)對噴注管機(jī)械結(jié)構(gòu)的發(fā)電性能有很大影響,對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有指導(dǎo)意義。本文的研究方法與結(jié)果,為氣流致振壓電發(fā)電機(jī)機(jī)械激勵(lì)系統(tǒng)的氣流致振技術(shù)研究與實(shí)驗(yàn)提供了一定的理論參考,為提高氣流致振激勵(lì)源頻率泵浦能量采集的進(jìn)一步研究和設(shè)計(jì)提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：引信 振動壓電發(fā)電機(jī) 氣流致振 噴注 共振腔 計(jì)算流體
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jī)工作原理及研究關(guān)鍵問題8-12
• 1.2 氣動技術(shù)在引信中的應(yīng)用與發(fā)展12-13
• 1.3 Hartmann共振管及其應(yīng)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(yīng)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(jì)算流體動力學(xué)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(shè)置原則30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 3 氣致聲噴注管計(jì)算流體及聲學(xué)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(jì)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(shè)計(jì)37-40
• 3.5 氣致聲源的聲學(xué)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(jié)構(gòu)參數(shù)對腔底部壓力的影響45-48
• 3.6 本章小結(jié)48-50
• 4 輸出電能空壓機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)50-59
• 4.1 實(shí)驗(yàn)噴注管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)50-55
• 4.1.1 噴嘴及套筒一體化結(jié)構(gòu)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(gòu)設(shè)計(jì)53-55
• 4.2 空壓機(jī)氣源實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)55-57
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)流程圖55-56
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)用儀器參數(shù)56-57
• 4.3 氣致聲激勵(lì)振源壓電換能輸出特性測試實(shí)驗(yàn)57-59
• 5 氣致聲壓電發(fā)電機(jī)輸出電能實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)誤差來源及處理措施68
• 5.5 本章小結(jié)68-70
• 6 總結(jié)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(diǎn)70-71
• 6.3 后續(xù)工作及展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 附錄78

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本文編號：718233