能源問題一直是制約人類社會發(fā)展的重要問題,隨著當今社會能源短缺越來越嚴重,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電轉(zhuǎn)換材料,能夠?qū)h(huán)境中的機械振動轉(zhuǎn)換為電能,它具有無污染,結構簡單等優(yōu)勢,越來越多相關領域的科研人員都加大了對壓電發(fā)電的研究,不斷提高其機電轉(zhuǎn)換效率,簡化其裝置結構,降低生產(chǎn)成本。文章就此設計了一種基于卡門渦街效應的柔性壓電發(fā)電裝置,是對海洋能提取技術的新的探索。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,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的柔性壓電發(fā)電相關的理論基礎進行分析和探討,介紹了流體的水動力參數(shù)、壓電本構方程等相關知識,找到合理的流場模型以及壓電模型,完成整個裝置數(shù)學模型的構建。然后,對基于卡門渦街效應的柔性壓電發(fā)電裝置發(fā)電能力進行有限元仿真分析,先完成對單圓柱和串列雙圓柱... 

【文章來源】：青島大學山東省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【圖文】：

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

青島大學碩士學位論文??＾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

青島大學碩士學位論文??＾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】：
期刊論文
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[4]不同截面形狀懸臂梁雙晶壓電振子發(fā)電能力建模與實驗研究[J]. 單小彪,袁江波,謝濤,陳維山.  振動與沖擊. 2010(04)
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[8]電池供電型便攜式設備的一些新發(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]基于非標準分析湍流模型及其應用[J]. 姚衛(wèi),吳峰,汪箭.  自然科學進展. 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 2012



本文編號：3349828