【摘要】：隨著科技的快速發(fā)展,大量的能源應(yīng)用導(dǎo)致了能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。當(dāng)前,改善環(huán)境條件的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題是節(jié)能減排。到目前為止,大多數(shù)噪聲治理技術(shù)僅能滿足減排的要求。因此,一種可行的方法是利用能量轉(zhuǎn)換技術(shù)將噪聲變廢為寶,對(duì)于改善環(huán)境和節(jié)能減排具有重要意義。隨著電路與儲(chǔ)能技術(shù)的不斷成熟,以及壓電材料的飛速發(fā)展,在噪聲污染治理中發(fā)揮重要作用的技術(shù)一定是噪聲發(fā)電技術(shù)。由于噪聲發(fā)電技術(shù)具有環(huán)保、便利、安全等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為噪聲污染治理領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于噪聲發(fā)電技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行調(diào)研后發(fā)現(xiàn),由于各種條件的制約,目前研究人員設(shè)計(jì)的噪聲發(fā)電裝置收集環(huán)境中噪聲能量的效率很低。為了提高能量收集效率,設(shè)計(jì)了一種可以匯聚噪聲能量的噪聲發(fā)電裝置。本文主要從反射罩的數(shù)學(xué)模型和MATLAB仿真分析、壓電陶瓷的數(shù)學(xué)模型和有限元分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)測(cè)試等方面對(duì)噪聲發(fā)電裝置進(jìn)行了研究。本文主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)根據(jù)聲波聚焦理論和Kirchhoff公式,開(kāi)展了軸向反射聲場(chǎng)的時(shí)域理論解的求解。然后本文在卷積形式的Kirchhoff公式中引入DR算法,獲得了反射聲場(chǎng)的三維數(shù)值解,為分析反射罩的聲波聚焦效果提供理論基礎(chǔ)。最后分析了拋物面反射罩“深焦比”的變化對(duì)聲波聚焦效果的影響,并對(duì)反射罩的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。(2)基于壓電發(fā)電理論開(kāi)展了壓電陶瓷的特性研究,并分析了壓電材料的種類(lèi)和性能參數(shù),為噪聲發(fā)電裝置的性能分析提供參考。構(gòu)建了壓電陶瓷的數(shù)學(xué)模型,并分析其振動(dòng)特征,建立微分方程。為下一步壓電陶瓷的有限元分析奠定基礎(chǔ)。(3)利用有限元軟件ANSYS對(duì)壓電陶瓷進(jìn)行仿真分析,分析了壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其輸出電壓和固有頻率的影響。然后分析了噪聲發(fā)電裝置的使用環(huán)境(公路交通)的噪聲頻率。根據(jù)上述分析結(jié)果,最后進(jìn)行噪聲發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)與固有頻率設(shè)計(jì)。(4)為了對(duì)噪聲發(fā)電裝置的發(fā)電能力進(jìn)行評(píng)估,對(duì)其輸出電壓和輸出功率的計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo),并完成了能量存儲(chǔ)電路和充電控制電路的設(shè)計(jì)。(5)搭建了噪聲發(fā)電裝置的發(fā)電性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái),然后在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了裝置的發(fā)電性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果表明:有反射罩的噪聲發(fā)電裝置輸出功率明顯高于無(wú)反射罩的輸出功率,反射罩能對(duì)環(huán)境中的噪聲能量實(shí)現(xiàn)有效匯聚。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM61;TB53
【圖文】：

圖１－１城市車(chē)輛交通噪聲邐

圖１－２建筑工地施工噪聲逡逑２，

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2726847