雙圓柱渦激耦合振動下的壓電俘能研究.pdf

1、近年來，壓電發(fā)電作為一種新型能源引起了人們的廣泛關注。在自然界中振動無處不在，而壓電材料可以將周圍環(huán)境中的振動能量轉化為電能，持續(xù)的輸出能量。這就彌補了傳統(tǒng)化學電池壽命有限的缺陷，降低了維修成本。其中，流致振動作為一種最常見的振動形式常被當做壓電俘能器的能量來源。在以往的研究中，大都以單個壓電俘能器作為研究對象，分析其俘能性能。但是，在實際應用中往往要在有限的區(qū)域內放置多個壓電俘能器，來提高空間利用率及俘能效率。而多個俘能器之間的相互耦

2、合作用對它們的俘能性能有很大的影響。
　　本文以水中兩個尺寸相同的俘能器為研究對象，結合流體力學、彈性力學、材料力學以及壓電學等方面的知識，建立了壓電俘能器的等效數學模型。運用等效原理推到出了等效質量及等效剛度的表達公式，并運用MATLAB求解相關方程。另外，通過仿真和實驗等方法求解出了數學模型中的其他等效參數。
　　兩俘能器之間的相互耦合作用使其受到的流體力比較復雜，沒有可供使用的經驗公式來進行計算。本文運用FLUENT流

3、體仿真軟件模擬雙俘能器的流場，利用其求解器來計算兩個俘能器的受力大小，并結合UDF程序求解兩俘能器的動態(tài)響應和電壓輸出，用動網格技術更新兩俘能器的位置，實現雙圓柱渦激耦合振動壓電俘能的流體仿真。在仿真的過程中，通過改變兩個俘能器的排列方式、間距比以及流場流速，得到了它們在不同條件下的輸出電壓。根據仿真結果，分析了兩俘能器俘能性能與這些因素的關系。最終通過與孤立俘能器對比發(fā)現，兩個俘能器之間的耦合作用很大程度的改變了它們各自的俘能性能。<