碰撞和接触式介电弹性体发电机机理及性能研究

发布时间：2023-11-09 19:55

　　从环境中采集能量为一些小微型电子设备提供能量,对减少化石燃料的消耗和维持社会的可持续发展具有重要的意义。介电弹性体发电机(Dielectric elastomer generator,DEG)是一种新型的静电式发电机结构。由于其能量密度高、质量轻、机电耦合特性好,在能量采集领域受到了国内外科研人员的广泛关注。为了充分发挥DEG在能量采集领域的优势,本文就碰撞式DEG(Vibro-impact DEG,Ⅵ DEG)和接触式 DEG(Contact-type DEG,CT DEG)的能量获取机理和性能进行了研究。为研究Ⅵ DEG的能量获取机理、基本电学输出参数以及介电弹性体薄膜(Dielectric elastomer membrane,DEM)在碰撞激励下的基本材料参数,提出了一种基于小球自由落体的单侧碰撞DEG模型。通过对该模型的研究,充分地揭示了 Ⅵ DEG的能量转换机理,得到了 Ⅵ DEG的基本电学输出参数。并利用该模型开展相关实验,获得了 DEM在不同碰撞速度、预拉伸比和输入下的恢复系数以及最大变形量。其次,为了利用Ⅵ DEG采集风能,提出了一种基于Ⅵ DEG的二叶片涡轮结构,研...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 介电弹性体发电机
        1.2.1 介电弹性体发电机的基本工作原理
        1.2.2 介电弹性体发电机的相关研究进展
    1.3 本文的研究意义
    1.4 本文的基本结构
第2章 碰撞式介电弹性体发电机的机理分析及参数研究
    2.1 引言
    2.2 能量转换机理研究
    2.3 基本参数分析
    2.4 实验研究
        2.4.1 样品制作
        2.4.2 电容实验
        2.4.3 碰撞实验
    2.5 本章小结
第3章 基于碰撞式介电弹性体发电机的风能采集
    3.1 引言
    3.2 结构设计
    3.3 理论分析
    3.4 仿真研究
        3.4.1 系统的动力学和电学响应
        3.4.2 风速对能量采集性能的影响
        3.4.3 系统参数对能量采集性能的影响
    3.5 对比分析
    3.6 本章小结
第4章 基于碰撞式介电弹性体发电机的旋转能量采集
    4.1 引言
    4.2 方案设计
    4.3 理论分析
    4.4 仿真研究
    4.5 本章小结
第5章 基于接触式介电弹性体发电机的位移能量采集
    5.1 引言
    5.2 结构设计
    5.3 理论分析
    5.4 实验研究
        5.4.1 电容测量实验
        5.4.2 输出电压测量实验
    5.5 仿真研究
        5.5.1 激励参数对系统能量采集性能的影响
        5.5.2 系统结构参数对系统能量采集性能的影响
        5.5.3 预拉伸比和输入电压对系统能量采集性能的影响
    5.6 本章小结
第6章 总结和展望
    6.1 全文总结
    6.2 本文创新点
    6.3 研究展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3861916