小型振动压电发电机气流致声激振技术研究

发布时间：2020-12-23 14:43

　　引信技术随着科学技术的飞速发展获得了很大的进步,引信从传统的机械化朝着灵巧化、智能化的方向发展。现代引信对电源的要求愈来愈高,实吋快速供电、安全性高、长储性好的引信电源,需求量更大。随着引信小型化的发展趋势,功能和内部机构或装置不断增多,留给电源的空间有限,因此,引信电源小体积高能量输出的矛盾愈加突出。本论文以引信物理电源为研究对象,采用数值仿真和实验结合的研究方法,开展小型振动压电发电机气流致声激励机理、声振动响应特性和发电性能的研究。首先,在课题预先研究的基础上,通过计算流体分析确定了短的等截面环隙进气道,具有进气口流态转捩快、流场趋于均匀快、整流作用明显、气流速度均匀对称恢复能力强等特点。提出了气流致声、声激振的激振方法,并设计了等截面环隙喷口-共振腔气流致声激振机构,建立了基于N-S方程和SSTk-ω湍流模型的气流致声激振仿真模型。将仿真得到的腔底压力与实验测得的声压曲线进行比较,验证仿真模型的合理性。同时,结果表明,腔底压力呈周期稳定变化,能形成持续稳定的振源,证明了该气流致声激励机构的可行性。其次,应用所建立的仿真模型,对等截面环隙口-共振腔激振机构的流场进行了数值模拟。通... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：147 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１电磁式风能收集装置??２００４年英国帝国理工学院采用激光加王技术制备了?ＳＵ８基的扇叶结构口，４］，在珪基??

且用压电换能器代替磁电换能器成为一种小型化应用途径。２００５年Ｐｒｉｙａ等提??出一种利用压电双晶梁收集风能的压电风车［８，９］。其结构与传统风车相似，特点是使用活??动压电片转换电能。如图１．３所示，１２个双压电晶片均匀分布在圆周上，其尺寸为６０?ｍｍ??Ｘ?２０?ｉｍｎ?Ｘ?０．６?ｍｍ。双晶梁的谐振频率和电容分别为６５?Ｈｚ和１７０?ｎＦ。风车转动产生的??扭矩通过一个凸轮和廷码传递到风车轴上，从而引起阻片的振荡运动。当风速为４．４７??ｍ／ｓ、匹配电阻为６．７?ｍ时，该风车的发电量为７．５?ｍＷ。??＾?ｕ．??图１．３压电双晶梁风车发电机??２０１０年韩国西江大学Ｃｈａｎｇ等［１＾利用扇叶的转动，将稳定流转化为风速波动的气??流，然后吹动ＰＶＤＦ压电膜发声交替的振动，由ＰＶＤＦ将风能转化为电能，在风速３．５?ｍ／ｓ??３??

对风能的回收。尽管如此，这种电磁式的锅轮风能收集装置还存在线圈旺数少、加工技??术夏杂、输出电压低等问题。??图１．２渴轮式徹型风力发电机??２风车式能量收集装置??微型振动能量收集装置的研究结果表哪呵基于压电效应的能堂化集装置的能量密??度较高，且用压电换能器代替磁电换能器成为一种小型化应用途径。２００５年Ｐｒｉｙａ等提??出一种利用压电双晶梁收集风能的压电风车［８，９］。其结构与传统风车相似，特点是使用活??动压电片转换电能。如图１．３所示，１２个双压电晶片均匀分布在圆周上，其尺寸为６０?ｍｍ??Ｘ?２０?ｉｍｎ?Ｘ?０．６?ｍｍ。双晶梁的谐振频率和电容分别为６５?Ｈｚ和１７０?ｎＦ。风车转动产生的??扭矩通过一个凸轮和廷码传递到风车轴上，从而引起阻片的振荡运动。当风速为４．４７??ｍ／ｓ、匹配电阻为６．７?ｍ时，该风车的发电量为７．５?ｍＷ。??＾?ｕ．??图１．３压电双晶梁风车发电机??２０１０年韩国西江大学Ｃｈａｎｇ等［１＾利用扇叶的转动，将稳定流转化为风速波动的气??流，然后吹动ＰＶＤＦ压电膜发声交替的振动，由ＰＶＤＦ将风能转

【参考文献】：
期刊论文
[1]时均流激声发动机声场特性实验研究[J]. 徐雅,孙大明,麻剑锋,陈海俊,刘凯凯,钟会球,邱利民.  工程热物理学报. 2012(12)
[2]风动压电发电机的结构设计及实验研究[J]. 孙加存,陈荷娟.  压电与声光. 2012(06)
[3]均匀粘性流体中截断直立圆柱体受迫振荡的三维数值模拟[J]. 宋久振,赵劲草,庄静,冯玮,尤云祥.  舰船科学技术. 2012(08)
[4]弹载气流压电发电机环隙变截面进气孔[J]. 吕娜,蔡建余,陈荷娟.  探测与控制学报. 2012(03)
[5]带谐振腔的微型压电风能采集器[J]. 杜志刚,贺学锋.  传感技术学报. 2012(06)
[6]引信进气口非对称入流的流态响应[J]. 何鹏,蔡建余,陈荷娟.  兵工自动化. 2012(04)
[7]时均流诱导声振荡的数值计算研究[J]. 余炎,孙大明,徐雅,陈海俊,吴珂,敖文,邱利民.  工程热物理学报. 2012(01)
[8]引信气流谐振压电发电机[J]. 雷军命.  探测与控制学报. 2009(01)
[9]哈特曼声波发声器声学传播特性及应用研究[J]. 路斌.  石油大学学报(自然科学版). 2004(06)
[10]CFD软件及其在汽车领域的应用[J]. 沈俊,傅立敏,黎妹红,王靖宇.  汽车研究与开发. 2000(05)

博士论文
[1]引信压电发电机原理及试验研究[D]. 李映平.南京理工大学 2006

硕士论文
[1]引信气流压电发电机气流控制进气道内湍流数值模拟研究[D]. 吕娜.南京理工大学 2012
[2]引信新型弹载压电发电机气流控制进气口内流场数值模拟[D]. 何鹏.南京理工大学 2012
[3]基于谐振腔和簧片阀结构的风能回收装置[D]. 季军.中国科学技术大学 2010
[4]喷流强声装置研究[D]. 王旭东.南京理工大学 2005



本文编号：2933886