基于共振声学放大原理的涡激振动自发电装置设计与试验
[Abstract]:In order to automatically obtain clean energy from natural environment and supply power to wireless sensors and communication modules, a piezoelectric self-generating device was designed based on the principles of vortex-induced vibration and resonance acoustic amplification. Firstly, the piezoelectric cantilever composite structure which is located in the self-generating device is analyzed. Secondly, based on the numerical method of computational fluid dynamics, the dynamic characteristics of the flow field under the condition of adding different plate lengths around the cylinder are analyzed, so as to clarify the influence of cantilever beam length on the frequency, lift force and drag coefficient of the cantilever beam. The transverse reciprocating vibration of piezoelectric cantilever composite structure is numerically simulated by finite element software ANSYS, and the variation law of transverse vibration frequency with plate length L is determined. Finally, the structure size of Helmholtz resonator located on both sides of the device is optimized to make the frequency of flow field devortex, the first order transverse vibration frequency of piezoelectric cantilever beam structure and the resonance frequency of the resonator consistent. Thus, the piezoelectric power generation device produces resonance and outputs the maximum electric energy. The experimental results show that the Vortex induced vibration self-generation device can produce an open-circuit voltage of 6.0 V with a peak of two phases at a wind speed of 5 m / s, and the three frequencies mentioned above are consistent. 40.6.25 m / s is the self-locking wind speed range of the self-generating device. In this range of wind speed, the self-generating devices can generate a larger voltage.
【作者单位】: 华南农业大学工程基础教学与训练中心;国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心;华南农业大学工程学院;华南农业大学数学与信息学院;
【基金】:国家重点研发计划项目(2016YFD0200700) 广东省自然科学基金项目(2015A030310182) 广东省科技计划项目(2016A020210092、2016A020210100)
【分类号】:TM619
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,本文编号:2336965
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