阻流体对涡致振动压电俘能结构性能影响的研究.pdfVIP

年第卷第期传感器与微系统（）

２０２４４３２ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ３３

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ＤＯＩ１０．１３８７３／Ｊ．１０００９７８７２０２４０２００３３０４

阻流体对涡致振动压电俘能结构性能影响的研究

马雄飞，林杉杉，陈鹏，李莉

（沈阳化工大学计算机科学与技术学院，辽宁沈阳１１０１４２）

摘要：利用有限元分析方法对内置压电悬臂梁的柔性圆管俘能结构进行了水下环境的数值模拟和实验

测试，并进行了对比分析。分别仿真分析和实验测试了前置阻流体形状和直径等条件参数对压电悬臂梁

柔性圆管俘能结构性能的影响。仿真结果表明：前置圆柱形阻流体的俘能结构振幅和电压比前置六棱柱

和方柱的俘能结构都大。当流速为１．０ｍ／ｓ，前置圆柱阻流体直径为０．０３ｍ时，俘能结构产生的振幅和电

－４

２．８５×１０ｍ９．８８Ｖ１．０ｍ／ｓ

压最大分别为，。实验结果与数值模拟结果呈现相同的变化趋势。当流速为，

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刚性圆柱阻流体直径为０．０３ｍ时，测得输出电压峰峰值为５．６３Ｖ。通过数值模拟和实验测试，分析了阻

流体形状和直径对俘能结构性能的影响，为水下涡致振动压电能量收集技术提供了理论和实验参考。

关键词：涡致振动；压电能量收集；压电俘能器；有限元仿真

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中图分类号：ＴＰ２１２；ＴＭ６１９文献标识码：Ａ文章编号：１０００９７８７（２０２４）０２００３３０４

Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂｌｕｆｆｂｏｄｙｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｖｏｒｔｅｘ

ｉｎｄｕｃｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｎｅｒｇｙｈａｒｖｅｓｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ

ＭＡＸｉｏｎｇｆｅｉ，ＬＩＮＳｈａｎｓｈａｎ，ＣＨＥＮＰｅｎｇ，ＬＩＬｉ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１４２，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｅｓｔｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ

ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｔｈｅｆｌｅｘｉｂｌｅｃｉｒｃｕｌａｒｔｕｂｅｅｎｅｒｇｙｃａｐｔｕｒｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｂｕｉｌｔｉｎｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｂｅａｍａｒｅ

ｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ａｎｄｔｈｅｃｏｍｐａ