管道流體發(fā)電過程中實(shí)現(xiàn)無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的供能特性成為一種創(chuàng)新型方式。流場中,基于卡門渦街形成激勵(lì)頻率并驅(qū)動壓電發(fā)電的微小電源的能量的能量轉(zhuǎn)換和電量的高頻快輸出有著重要意義。為了使機(jī)械能更快速有效的轉(zhuǎn)化為電能,利用卡門渦街監(jiān)測管道的流速、壓力等阻斷水分滲流的問題。因此在支道敷設(shè)中,利用卡門渦街形成雙穩(wěn)態(tài)壓電屈曲梁俘能特性成為了當(dāng)下研究的重點(diǎn)方向。本論文設(shè)計(jì)了一種基于卡門渦街效應(yīng)的屈曲梁柔性發(fā)電效應(yīng)的裝置,以屈曲梁的雙穩(wěn)態(tài)壓電式發(fā)電裝置為研究對象,利用仿真和流體分析的方法,主要研究工作如下:對卡門渦街效應(yīng)的屈曲梁水下寬頻流致振動柔性發(fā)電效應(yīng)的裝置建立力學(xué)模型。首先通過數(shù)值仿真的方式,并推導(dǎo)出屈曲梁非線性恢復(fù)力與長度、寬度、厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系,并分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對阱深的影響因素,并得到系統(tǒng)的控制方程。對模型進(jìn)行有量綱化,研究分析在正弦激勵(lì)激勵(lì)下不同結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍中,卡門渦街效應(yīng)的屈曲梁水下寬頻柔性發(fā)電效應(yīng)發(fā)生大幅運(yùn)動的平均功率的影響規(guī)律。利用數(shù)值仿真的方式研究了阻流體在水下的雙穩(wěn)態(tài)壓電屈曲梁發(fā)電系統(tǒng)平均輸出功率的影響規(guī)律。首先分析了阻流體的激勵(lì)參數(shù)改變對系統(tǒng)越過勢壘的影響規(guī)律。接著研究改變電容C... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

新能Fig.1-1Newen

可再生能源�？稍偕茉丛趯�(shí)際中，有著更為強(qiáng)勁的增長和發(fā)展效率的提升。能源替代性發(fā)展成為了當(dāng)下的有效切實(shí)的選擇，可再生的新能源發(fā)展逐漸過渡到水電發(fā)展。在水電方面，一般是利用江、海及河流中水流對的位能有效轉(zhuǎn)化為電能，例如水利發(fā)電廠是將水流的高度差產(chǎn)生電能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電[9-10]。輸水管道自動化程度越來越高，例如具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅�，以監(jiān)測水管道的水力性能和水質(zhì)狀況[11]。但管道中用于水流檢測的無限傳感器主要安裝于人跡罕見并較為偏遠(yuǎn)的水域，致使有效的電力資源成為監(jiān)控系統(tǒng)的巨大挑戰(zhàn)。圖1-1新能源水利發(fā)電Fig.1-1Newenergyhydropower

西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文4圖1-2渦街脫落雷諾數(shù)范圍Fig.1-2VortexsheddingconditionswithRe利用環(huán)境中現(xiàn)有的能量來進(jìn)行收集，不僅對環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生有利影響，而且節(jié)約現(xiàn)有資源，產(chǎn)生能量密度大，使得能源有效循環(huán)利用。1.3流體動能俘獲的研究現(xiàn)狀自然界中水的占地面積最廣，水的能量密度比風(fēng)能及太陽能高�，F(xiàn)有的水力發(fā)電多采用水輪機(jī)來實(shí)現(xiàn)，但是其結(jié)構(gòu)具有制造成本高、破壞生態(tài)環(huán)境的缺點(diǎn)。因此，在水下使用如PVDF或PVF等壓電材料來進(jìn)行能量收集，產(chǎn)生發(fā)展高效、可靠低耗、環(huán)境友好的水下俘獲能量結(jié)構(gòu)成為當(dāng)下熱點(diǎn)。Taylor等[17]以“游動的鰻魚”為原型設(shè)計(jì)了一種新型水下能量裝置。結(jié)構(gòu)如圖1-3所示，當(dāng)水流經(jīng)過產(chǎn)生渦街表面形成壓力差，當(dāng)壓電振子的固有頻率與渦脫頻率一致時(shí)得到最大輸出電壓2V。圖1-3“鰻魚型”壓電結(jié)構(gòu)Fig.1-3"Eel-type"piezoelectricstructure

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]海流對渦激振動的影響[J]. 彭斌.  中國水運(yùn)(下半月). 2019(12)
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[3]新能源電力系統(tǒng)中需求側(cè)響應(yīng)關(guān)鍵問題及未來研究展望[J]. 曾博,楊雍琦,段金輝,曾鳴,歐陽邵杰,李晨.  電力系統(tǒng)自動化. 2015(17)

碩士論文
[1]波流聯(lián)合作用下輸流海洋立管流固耦合振動特性研究[D]. 丁云.昆明理工大學(xué) 2018



本文編號：3267619