基于卡门涡街效应的柔性压电发电装置系统设计
发布时间：2021-08-18 11:45
能源问题一直是制约人类社会发展的重要问题,随着当今社会能源短缺越来越严重,人们对新能源的探索步伐也随之加快。海洋能作为一种清洁无污染且取之不尽用之不竭的能源,受到了人们的青睐,但如何能够将海洋能转换为电能依然是巨大的难题。压电材料作为一种新型的机电转换材料,能够将环境中的机械振动转换为电能,它具有无污染,结构简单等优势,越来越多相关领域的科研人员都加大了对压电发电的研究,不断提高其机电转换效率,简化其装置结构,降低生产成本。文章就此设计了一种基于卡门涡街效应的柔性压电发电装置,是对海洋能提取技术的新的探索。文章首先介绍了海洋能作为新能源开发的重要性以及项目课题的研究背景,并介绍了现阶段国内外对于海洋能压电发电的研究现状,分析了现有压电发电装置的工作原理以及优缺点,提出了利用柔性压电材料发电是可行的且具有巨大的发展潜力。其次,对基于卡门涡街效应的柔性压电发电相关的理论基础进行分析和探讨,介绍了流体的水动力参数、压电本构方程等相关知识,找到合理的流场模型以及压电模型,完成整个装置数学模型的构建。然后,对基于卡门涡街效应的柔性压电发电装置发电能力进行有限元仿真分析,先完成对单圆柱和串列双圆柱...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１．３低频压电俘能器??Ｆｉｇ．?１．３?Ｌｏｗ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｅｎｅｒｇｙ?ｈａｒｖｅｓｔｅｒ??２??
青岛大学硕士学位论文??＾美国的Ｌｅｉ?〇１１［１５］开发了一种在低频环境中振动的压电俘能器，如图１．３所示。??该俘能器采用了?ＡＢＳ塑料作为悬臂梁，梁的末端放一质量块，装置的另一端固定??有两片压电陶瓷片，质量块在悬臂梁中间位置。质量块随着环境的振动上下振动，??并与压电陶瓷片发生碰撞，引起压电陶瓷片产生形变，由于压电材料正压电效应的??作用产生电能。??８１１６１＾＼＾１＾等［１６］人开发出一种简易的鼓型换能器，如图１．４所示。该装置主??要由中间的钢铁圆环和上下两面的压电陶瓷片构成，用来收集环境中振动产生的能??量。据测量在共振状态下能够产生ｌｌｍＷ的电能。??、、－一一??图１．４鼓型换能器??Ｆｉｇ．?１．４?Ｄｒｕｍ?ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ??＾１１＾也等［１７］开发出了一种微型压电俘能器，如图１．５所示。压电陶瓷的厚度为??２微米，极板材料－桂为５米，电极是交叉方式，机电耦合常数卜０．２５，悬臂梁的尺??寸是０．８ｘｌ．２ｍｍ、作用面积是０．８ｘ〇．４ｍｍ
青岛大学硕士学位论文??＾美国的Ｌｅｉ?〇１１［１５］开发了一种在低频环境中振动的压电俘能器，如图１．３所示。??该俘能器采用了?ＡＢＳ塑料作为悬臂梁，梁的末端放一质量块，装置的另一端固定??有两片压电陶瓷片，质量块在悬臂梁中间位置。质量块随着环境的振动上下振动，??并与压电陶瓷片发生碰撞，引起压电陶瓷片产生形变，由于压电材料正压电效应的??作用产生电能。??８１１６１＾＼＾１＾等［１６］人开发出一种简易的鼓型换能器，如图１．４所示。该装置主??要由中间的钢铁圆环和上下两面的压电陶瓷片构成，用来收集环境中振动产生的能??量。据测量在共振状态下能够产生ｌｌｍＷ的电能。??、、－一一??图１．４鼓型换能器??Ｆｉｇ．?１．４?Ｄｒｕｍ?ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ??＾１１＾也等［１７］开发出了一种微型压电俘能器，如图１．５所示。压电陶瓷的厚度为??２微米，极板材料－桂为５米，电极是交叉方式，机电耦合常数卜０．２５，悬臂梁的尺??寸是０．８ｘｌ．２ｍｍ、作用面积是０．８ｘ〇．４ｍｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元的压电双晶片驱动模拟分析[J]. 张昌松,雷春耀,高峰. 陕西科技大学学报(自然科学版). 2014(02)
[2]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)
[3]不同形状压电振子的振动发电行为研究[J]. 邓冠前,陈仲生,陶利民. 压电与声光. 2010(03)
[4]不同截面形状悬臂梁双晶压电振子发电能力建模与实验研究[J]. 单小彪,袁江波,谢涛,陈维山. 振动与冲击. 2010(04)
[5]低雷诺数卡门涡街数值模拟[J]. 闵强利. 四川兵工学报. 2009(11)
[6]压电俘能技术研究现状综述[J]. 袁江波,谢涛,单小彪,陈维山. 振动与冲击. 2009(10)
[7]压电驱动器和传感器的ANSYS模拟分析[J]. 邓国红,余雄鹰,汤爱华. 重庆工学院学报(自然科学版). 2007(11)
[8]电池供电型便携式设备的一些新发展趋势[J]. Tony Armstrong. 今日电子. 2007(03)
[9]压电式能量获取装置的研究现状[J]. 方科,李欣欣,杨志刚,程光明,阚君武. 传感器与微系统. 2006(10)
[10]基于非标准分析湍流模型及其应用[J]. 姚卫,吴峰,汪箭. 自然科学进展. 2006(09)
硕士论文
[1]全液压漂浮式海浪发电装置流固耦合分析[D]. 李超.山东大学 2012
本文编号：3349828
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１．３低频压电俘能器??Ｆｉｇ．?１．３?Ｌｏｗ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｅｎｅｒｇｙ?ｈａｒｖｅｓｔｅｒ??２??
青岛大学硕士学位论文??＾美国的Ｌｅｉ?〇１１［１５］开发了一种在低频环境中振动的压电俘能器，如图１．３所示。??该俘能器采用了?ＡＢＳ塑料作为悬臂梁，梁的末端放一质量块，装置的另一端固定??有两片压电陶瓷片，质量块在悬臂梁中间位置。质量块随着环境的振动上下振动，??并与压电陶瓷片发生碰撞，引起压电陶瓷片产生形变，由于压电材料正压电效应的??作用产生电能。??８１１６１＾＼＾１＾等［１６］人开发出一种简易的鼓型换能器，如图１．４所示。该装置主??要由中间的钢铁圆环和上下两面的压电陶瓷片构成，用来收集环境中振动产生的能??量。据测量在共振状态下能够产生ｌｌｍＷ的电能。??、、－一一??图１．４鼓型换能器??Ｆｉｇ．?１．４?Ｄｒｕｍ?ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ??＾１１＾也等［１７］开发出了一种微型压电俘能器，如图１．５所示。压电陶瓷的厚度为??２微米，极板材料－桂为５米，电极是交叉方式，机电耦合常数卜０．２５，悬臂梁的尺??寸是０．８ｘｌ．２ｍｍ、作用面积是０．８ｘ〇．４ｍｍ
青岛大学硕士学位论文??＾美国的Ｌｅｉ?〇１１［１５］开发了一种在低频环境中振动的压电俘能器，如图１．３所示。??该俘能器采用了?ＡＢＳ塑料作为悬臂梁，梁的末端放一质量块，装置的另一端固定??有两片压电陶瓷片，质量块在悬臂梁中间位置。质量块随着环境的振动上下振动，??并与压电陶瓷片发生碰撞，引起压电陶瓷片产生形变，由于压电材料正压电效应的??作用产生电能。??８１１６１＾＼＾１＾等［１６］人开发出一种简易的鼓型换能器，如图１．４所示。该装置主??要由中间的钢铁圆环和上下两面的压电陶瓷片构成，用来收集环境中振动产生的能??量。据测量在共振状态下能够产生ｌｌｍＷ的电能。??、、－一一??图１．４鼓型换能器??Ｆｉｇ．?１．４?Ｄｒｕｍ?ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ??＾１１＾也等［１７］开发出了一种微型压电俘能器，如图１．５所示。压电陶瓷的厚度为??２微米，极板材料－桂为５米，电极是交叉方式，机电耦合常数卜０．２５，悬臂梁的尺??寸是０．８ｘｌ．２ｍｍ、作用面积是０．８ｘ〇．４ｍｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元的压电双晶片驱动模拟分析[J]. 张昌松,雷春耀,高峰. 陕西科技大学学报(自然科学版). 2014(02)
[2]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)
[3]不同形状压电振子的振动发电行为研究[J]. 邓冠前,陈仲生,陶利民. 压电与声光. 2010(03)
[4]不同截面形状悬臂梁双晶压电振子发电能力建模与实验研究[J]. 单小彪,袁江波,谢涛,陈维山. 振动与冲击. 2010(04)
[5]低雷诺数卡门涡街数值模拟[J]. 闵强利. 四川兵工学报. 2009(11)
[6]压电俘能技术研究现状综述[J]. 袁江波,谢涛,单小彪,陈维山. 振动与冲击. 2009(10)
[7]压电驱动器和传感器的ANSYS模拟分析[J]. 邓国红,余雄鹰,汤爱华. 重庆工学院学报(自然科学版). 2007(11)
[8]电池供电型便携式设备的一些新发展趋势[J]. Tony Armstrong. 今日电子. 2007(03)
[9]压电式能量获取装置的研究现状[J]. 方科,李欣欣,杨志刚,程光明,阚君武. 传感器与微系统. 2006(10)
[10]基于非标准分析湍流模型及其应用[J]. 姚卫,吴峰,汪箭. 自然科学进展. 2006(09)
硕士论文
[1]全液压漂浮式海浪发电装置流固耦合分析[D]. 李超.山东大学 2012
本文编号：3349828
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