基于声学黑洞效应的宽频压电振动能量回收技术研究

发布时间：2021-07-09 02:26

　　声学黑洞效应作为一种新型的波操纵技术,可以有效地降低结构中弹性波的传播速度,进而减小边界的反射,并在结构中形成具有高能量密度的区域,因此在振动能量回收方面有着广阔的应用前景。目前基于声学黑洞效应的能量回收研究没有考虑压电片尺寸对于回收效率的影响,且结构设计不能满足工程实际应用需求,回收元件与ABH效应之间的耦合关系等基础问题也没有充分的分析和解决。针对以上问题,本文运用数值仿真和实验的方式对基于声学黑洞效应的压电振动能量回收进行了全面详细的探究。本文的研究工作主要包括:第一,针对ABH结构中弹性波波长压缩的特点,合理设计了压电能量回收系统,解决了不考虑波长情况下回收效率低下的问题。建立了ABH压电振动能量回收全耦合数值仿真模型,从时域和频域的角度揭示了ABH波传播过程和ABH效应形成机制,全面分析了系统的瞬态和稳态能量回收性能。通过实验验证了ABH压电振动能量回收的优越性能。第二,建立了一套解决ABH结构和压电物理场耦合情况下波传播特性问题的力学建模与分析方法,获得了回收电路以及压电功能元件的附加质量、附加刚度和压电常数对于弯曲波操纵（聚集、转移和耗散）效率的影响规律。第三,提出了适用... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

智能式穿戴设备：(a)智能手表；(b)智能手环；(c)VR眼镜

图 1.2 电磁式振动能量回收装置造与电容相似，基本工作原理是变容二学能量。这种方法优点在于具有 IC 兼容批量生产，且相比于电磁式有更高的输端的电压约束或电容的电荷约束，增加

图 1.3 压电悬臂梁：(a) 梯形梁；(b) 矩形梁究主要是针对环境振动方向单一的情况，当振动方向偏离系统设计幅度减弱。为了解决这方面问题，研究学者提出了一些多方向振动等提出了 Rainbow 型多方向能量回收结构[12]，该结构由外围框架、弹性基片组成，如图 1.4 所示。金属基片的两侧均粘贴了压电薄膜以

【参考文献】：
期刊论文
[1]二维低频多模态振动能量回收结构的研究[J]. 尹慧慧,季宏丽,裘进浩,朱孔军,王玉霞.  电子元件与材料. 2014(08)
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[3]低频螺旋状压电俘能器结构性能分析[J]. 胡洪平,高发荣,薛欢,胡元太.  固体力学学报. 2007(01)
[4]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)

硕士论文
[1]基于非线性开关的能量回收系统的研究[D]. 马勇.南京航空航天大学 2008



本文编号：3272823