基于摩擦纳米发电技术的道路系统机械能收集装置研究
发布时间：2020-12-12 03:50
近年来,随着化石资源的过度开采,我国面临越来越严重的能源危机问题。而道路系统是机械能富集的区域,对道路系统逸散的机械能进行收集再利用,可以缓解我国愈加严重的能源压力,符合绿色发展的理念。摩擦纳米发电技术是近年来兴起的新能源技术,主要用于收集环境微弱机械能,具有原理简单、成本低廉等特点。基于此,开展基于摩擦纳米发电技术进行道路系统机械能收集的相关研究是十分有意义的。论文采用理论与试验相结合的方法,开发了一套基于摩擦纳米发电技术的道路系统机械能收集装置,并通过室内试验验证了装置进行道路系统机械能收集的可行性,最后采用室内模拟试验完成了装置在道路上的应用研究,具体工作及结果如下所示:（1）基于道路系统的环境特点,选择接触式摩擦纳米发电机进行道路系统机械能收集,并通过理论分析及有限元模拟,得到上下极板间距及表面积改变对接触式摩擦纳米发电机的能量输出性能的影响规律,为接下来进行装置设计提供依据。（2）利用有限元模拟结果确定装置核心部件的关键尺寸,并结合道路环境特点完成装置的设计;利用MTS-810加载平台进行加载,确定装置进行道路系统机械能收集的可行性,并通过对比各因素在不同水平下的装置输出性能...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 摩擦纳米发电机的基本模式及原理
1.2.2 摩擦纳米发电机结构设计研究现状
1.2.3 摩擦纳米发电机制备工艺研究现状
1.2.4 国内外研究综述简析
1.3 主要研究内容及技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线图
第2章 基于有限元法的摩擦纳米发电机电学性能变化规律仿真分析
2.1 摩擦纳米发电机类型确定
2.2 接触式摩擦纳米发电机的基本理论及影响因素分析
2.3 基于有限元法的摩擦纳米发电机仿真规律分析
2.3.1 有限元建模过程简述
2.3.2 上下极板间距改变对能量输出性能的影响规律分析
2.3.3 上下极板表面积改变对能量输出性能的影响规律分析
2.3.4 基于仿真规律的装置设计注意要点
2.4 本章小结
第3章 道路系统机械能收集装置设计及优化
3.1 道路系统机械能收集装置设计及制作
3.1.1 道路系统机械能收集装置设计
3.1.2 道路系统机械能收集装置制备工艺
3.2 室内测试方法确定
3.2.1 室内加载装置选择及加载参数确定
3.2.2 装置能量输出性能表征方法
3.3 道路系统机械能收集装置性能初测
3.3.1 机械能收集装置弹簧设计
3.3.2 装置能量输出性能初测结果
3.4 机械能收集装置的性能优化
3.4.1 上下极板引线方式的优化
3.4.2 摩擦层材料膜厚的优化选择
3.4.3 表面纳米化处理程度的优化选择
3.5 本章小结
第4章 基于室内模拟试验的装置应用研究
4.1 室内模拟试验试验方法确定
4.1.1 室内模拟试验路面结构确定
4.1.2 沥青混合料材料组成设计
4.1.3 室内模拟试验装置埋入方法确定
4.2 道路各因素对装置性能的影响
4.2.1 不同行车荷载、行驶速度对装置性能的影响
4.2.2 温度对装置性能的影响分析
4.2.3 湿度对装置性能的影响分析
4.2.4 长期加载对装置性能的影响
4.3 机械能收集装置在道路上的应用研究
4.3.1 机械能收集装置应用实例
4.3.2 多个装置不同连接方式对性能的影响规律研究
4.3.3 装置在道路上的埋设位置研究
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]2017年交通运输行业发展统计公报[J]. 中国物流与采购. 2018(11)
[2]基于双拱形结构的压电-摩擦复合纳米发电机[J]. 王欢,郝丹丹,朱杰,代海静,殷珺. 微纳电子技术. 2018(04)
[3]《2017年国内外油气行业发展报告》发布:中国原油对外依存度67.4%[J]. 上海化工. 2018(02)
[4]基于摩擦纳米发电机的自驱动计步传感器[J]. 刘岩,欧阳涵,刘卓,邹洋,赵璐明,田静静,黎鸣,江文,李舟. 电子科技大学学报. 2017(05)
[5]表面微结构对PDMS摩擦纳米发电机输出功率的影响及电诱导生长ZnO纳米棒阵列[J]. 陈杰,郭恒宇,冉柯静,贺显明,胡陈果. 中国科技论文. 2015(17)
[6]智能发电路面技术现状及发展[J]. 李彦伟,陈森,王朝辉,刘志胜,封栋杰. 材料导报. 2015(07)
[7]基于压电效应的路面能量收集技术[J]. 赵鸿铎,梁颖慧,凌建明. 上海交通大学学报. 2011(S1)
[8]OGFC混合料抗疲劳性能试验研究[J]. 乐瑜,江建. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2011(02)
[9]沥青路面结构内荷载频率分布与变化规律的研究[J]. 赵延庆,潘友强. 长沙交通学院学报. 2007(04)
[10]关于金属介电常数的讨论[J]. 邝向军. 四川理工学院学报(自然科学版). 2006(02)
博士论文
[1]基于纳米材料的传感器件和摩擦纳米发电机的研究[D]. 邓佳楠.吉林大学 2017
[2]基于摩擦起电效应的水流能量收集与振动传感器件研究[D]. 梁齐杰.北京科技大学 2017
[3]聚偏氟乙烯静电纺纳米发电机的制备、性能及应用研究[D]. 黄涛.东华大学 2016
[4]压电发电机与摩擦电发电机对环境中微弱机械能的收集[D]. 崔暖洋.兰州大学 2015
[5]摩擦纳米发电机设计与制备及应用研究[D]. 苏元捷.电子科技大学 2015
硕士论文
[1]摩擦—电磁—压电复合式能量采集器的设计研究[D]. 温涛.中北大学 2018
[2]基于3D-TENG的汽车尾气处理系统及优化[D]. 杨振达.哈尔滨工业大学 2018
[3]基于PTFE高分子薄膜的柔性摩擦纳米发电机的构建及其应用研究[D]. 王萌.郑州大学 2018
[4]基于摩擦纳米发电机的汽车能量收集与自驱动车载传感器的研究[D]. 郭桐.郑州大学 2018
[5]基于聚乳酸纺丝薄膜和砂纸倒模明胶薄膜完全可降解的摩擦纳米发电机[D]. 潘睿正.浙江大学 2018
[6]基于聚二甲基硅氧烷改性的摩擦纳米发电机的研究[D]. 张绪武.哈尔滨工业大学 2018
[7]基于天然岩沥青复合改性OGFC路用性能研究[D]. 龚巍.重庆交通大学 2017
[8]基于有限厚度试件的沥青混合料疲劳试验开发及评价方法研究[D]. 周涛.哈尔滨工业大学 2017
[9]基于摩擦纳米发电机式的自供电传感器系统的研究[D]. 李明泽.大连理工大学 2017
[10]PDMS基摩擦电纳米发电机的发电机理及影响因素研究[D]. 张伟.江苏大学 2016
本文编号：2911804
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 摩擦纳米发电机的基本模式及原理
1.2.2 摩擦纳米发电机结构设计研究现状
1.2.3 摩擦纳米发电机制备工艺研究现状
1.2.4 国内外研究综述简析
1.3 主要研究内容及技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线图
第2章 基于有限元法的摩擦纳米发电机电学性能变化规律仿真分析
2.1 摩擦纳米发电机类型确定
2.2 接触式摩擦纳米发电机的基本理论及影响因素分析
2.3 基于有限元法的摩擦纳米发电机仿真规律分析
2.3.1 有限元建模过程简述
2.3.2 上下极板间距改变对能量输出性能的影响规律分析
2.3.3 上下极板表面积改变对能量输出性能的影响规律分析
2.3.4 基于仿真规律的装置设计注意要点
2.4 本章小结
第3章 道路系统机械能收集装置设计及优化
3.1 道路系统机械能收集装置设计及制作
3.1.1 道路系统机械能收集装置设计
3.1.2 道路系统机械能收集装置制备工艺
3.2 室内测试方法确定
3.2.1 室内加载装置选择及加载参数确定
3.2.2 装置能量输出性能表征方法
3.3 道路系统机械能收集装置性能初测
3.3.1 机械能收集装置弹簧设计
3.3.2 装置能量输出性能初测结果
3.4 机械能收集装置的性能优化
3.4.1 上下极板引线方式的优化
3.4.2 摩擦层材料膜厚的优化选择
3.4.3 表面纳米化处理程度的优化选择
3.5 本章小结
第4章 基于室内模拟试验的装置应用研究
4.1 室内模拟试验试验方法确定
4.1.1 室内模拟试验路面结构确定
4.1.2 沥青混合料材料组成设计
4.1.3 室内模拟试验装置埋入方法确定
4.2 道路各因素对装置性能的影响
4.2.1 不同行车荷载、行驶速度对装置性能的影响
4.2.2 温度对装置性能的影响分析
4.2.3 湿度对装置性能的影响分析
4.2.4 长期加载对装置性能的影响
4.3 机械能收集装置在道路上的应用研究
4.3.1 机械能收集装置应用实例
4.3.2 多个装置不同连接方式对性能的影响规律研究
4.3.3 装置在道路上的埋设位置研究
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]2017年交通运输行业发展统计公报[J]. 中国物流与采购. 2018(11)
[2]基于双拱形结构的压电-摩擦复合纳米发电机[J]. 王欢,郝丹丹,朱杰,代海静,殷珺. 微纳电子技术. 2018(04)
[3]《2017年国内外油气行业发展报告》发布:中国原油对外依存度67.4%[J]. 上海化工. 2018(02)
[4]基于摩擦纳米发电机的自驱动计步传感器[J]. 刘岩,欧阳涵,刘卓,邹洋,赵璐明,田静静,黎鸣,江文,李舟. 电子科技大学学报. 2017(05)
[5]表面微结构对PDMS摩擦纳米发电机输出功率的影响及电诱导生长ZnO纳米棒阵列[J]. 陈杰,郭恒宇,冉柯静,贺显明,胡陈果. 中国科技论文. 2015(17)
[6]智能发电路面技术现状及发展[J]. 李彦伟,陈森,王朝辉,刘志胜,封栋杰. 材料导报. 2015(07)
[7]基于压电效应的路面能量收集技术[J]. 赵鸿铎,梁颖慧,凌建明. 上海交通大学学报. 2011(S1)
[8]OGFC混合料抗疲劳性能试验研究[J]. 乐瑜,江建. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2011(02)
[9]沥青路面结构内荷载频率分布与变化规律的研究[J]. 赵延庆,潘友强. 长沙交通学院学报. 2007(04)
[10]关于金属介电常数的讨论[J]. 邝向军. 四川理工学院学报(自然科学版). 2006(02)
博士论文
[1]基于纳米材料的传感器件和摩擦纳米发电机的研究[D]. 邓佳楠.吉林大学 2017
[2]基于摩擦起电效应的水流能量收集与振动传感器件研究[D]. 梁齐杰.北京科技大学 2017
[3]聚偏氟乙烯静电纺纳米发电机的制备、性能及应用研究[D]. 黄涛.东华大学 2016
[4]压电发电机与摩擦电发电机对环境中微弱机械能的收集[D]. 崔暖洋.兰州大学 2015
[5]摩擦纳米发电机设计与制备及应用研究[D]. 苏元捷.电子科技大学 2015
硕士论文
[1]摩擦—电磁—压电复合式能量采集器的设计研究[D]. 温涛.中北大学 2018
[2]基于3D-TENG的汽车尾气处理系统及优化[D]. 杨振达.哈尔滨工业大学 2018
[3]基于PTFE高分子薄膜的柔性摩擦纳米发电机的构建及其应用研究[D]. 王萌.郑州大学 2018
[4]基于摩擦纳米发电机的汽车能量收集与自驱动车载传感器的研究[D]. 郭桐.郑州大学 2018
[5]基于聚乳酸纺丝薄膜和砂纸倒模明胶薄膜完全可降解的摩擦纳米发电机[D]. 潘睿正.浙江大学 2018
[6]基于聚二甲基硅氧烷改性的摩擦纳米发电机的研究[D]. 张绪武.哈尔滨工业大学 2018
[7]基于天然岩沥青复合改性OGFC路用性能研究[D]. 龚巍.重庆交通大学 2017
[8]基于有限厚度试件的沥青混合料疲劳试验开发及评价方法研究[D]. 周涛.哈尔滨工业大学 2017
[9]基于摩擦纳米发电机式的自供电传感器系统的研究[D]. 李明泽.大连理工大学 2017
[10]PDMS基摩擦电纳米发电机的发电机理及影响因素研究[D]. 张伟.江苏大学 2016
本文编号：2911804
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