基于压电效应的噪声能收集器结构分形设计及仿真分析研究

发布时间：2021-03-15 13:50

　　近年来,我国在工业发展方面取得了举世瞩目的成就,我们的日常生活也随之变得方便快捷。但是由于工业发展引发的噪音问题也同样给人们带来越来越多的困扰。因此,噪音治理成为众多科学家和学者研究的热点问题。传统的噪音治理研究方向为切断噪声源、隔离噪声传播途径和防护噪声受害者。近期出现的以收集噪声的降低噪声方法,是一个新颖的、前沿的噪声治理研究方向。不过,现有的噪声能收集器只能收集其固有频率附近的噪声,即只适合收集单一频率的噪声,而针对宽频域的噪声却不能表现出好的收集效果,所以收集效率低下。已有研究表明,分形结构在应用于对宽频振动能收集上取得了良好的研究成果。为了探索适用于宽频噪声能的收集结构,本文借鉴了以往学者采用分形结构对宽频振动能进行收集的方案,在对宽频的噪声能收集中也引入具有分形结构特点的收集器。分形结构随着分形级数的增加,有降低其自身的固有频率和缩小不同模态间频率间隔的特点。分形结构的这些特点,有利于收集宽频激励的振动响应。树状分形结构比较简单,易于建立模型,其对宽频激励的振动响应也具有一般分形结构的特点。因此,本文以树状分形结构作为噪声收集装置,进行模型在宽频噪声随机激励下的振动响应研究... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要研究内容
2 压电式噪声能量收集模型相关理论基础
    2.1 噪声理论基础
        2.1.1 噪声的产生机理
        2.1.2 描述声波的基本物理量
        2.1.3 噪声的频谱
    2.2 压电式能量收集原理及性能评估
        2.2.1 压电理论基础
            2.2.1.1 压电效应
            2.2.1.2 压电材料
            2.2.1.3 压电方程
        2.2.2 压电式能量收集性能评估
    2.3 振动能量收集器频率响应特性
    2.4 分形理论基础
    2.5 数值仿真简介
        2.5.1 有限元基础理论
        2.5.2 基于COMSOL软件的分析过程
    2.6 本章小节
3 基于分形结构的噪声能量收集器设计
    3.1 树状分形结构的生成
    3.2 树状分形结构的振动特性
    3.3 本章小节
4 树状分形噪声收集模型噪声收集仿真分析
    4.1 噪声收集仿真建模
        4.1.1 宽频噪声建模
        4.1.2 噪声收集过程建模
    4.2 噪声收集模型性能分析
        4.2.1 模型振动响应时域分析
        4.2.2 模型振动响应频域分析
    4.3 本章小节
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]微型振动式能量采集器研究进展[J]. 许卓,杨杰,燕乐,曹嘉峰,陈晓勇,丑修建.  传感器与微系统. 2015(02)
[2]悬臂梁式压电振动能量收集器的疲劳分析[J]. 张淼,孟庆丰,王宏金.  压电与声光. 2014(05)
[3]一种基于碰撞的压电宽频能量收集装置[J]. 秦利锋,韩超然,杨磊,周伟,马盛林.  厦门大学学报(自然科学版). 2014(04)
[4]基于摩擦起电原理的发电机[J]. 杜宗潆.  电世界. 2014(06)
[5]噪声的利用[J]. 李思平.  科学启蒙. 2013(02)
[6]基于压电材料的振动能量回收技术现状综述[J]. 边义祥,杨成华.  压电与声光. 2011(04)
[7]振动式压电发电机的理论模型与实验[J]. 贺学锋,温志渝,温中泉,尚正国,刘海涛,廖海洋.  纳米技术与精密工程. 2007(04)
[8]压电式纳米发电机的原理和潜在应用[J]. 王中林.  物理. 2006(11)

硕士论文
[1]低频宽带振动能量采集器的结构设计与实现[D]. 王艳芬.太原理工大学 2016
[2]压电能量收集器的研究[D]. 邢明星.黑龙江大学 2015
[3]基于分形结构的微型宽带振动换能器的研究[D]. 钱甜.南京邮电大学 2014
[4]基于压电材料的能量采集研究[D]. 龚立娇.南京航空航天大学 2008
[5]微型振动式发电机的基础理论及关键技术研究[D]. 温中泉.重庆大学 2003



本文编号：3084286