基于邊棱音的微型風(fēng)能采集器的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著微電子、MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）和通信等技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的化學(xué)電池體積大、污染、需要更換的缺點(diǎn)顯現(xiàn)。風(fēng)能采集器從環(huán)境中獲得的風(fēng)能是一種廣泛存在于自然界的可再生能源，風(fēng)能采集器擁有無污染、無復(fù)雜零件、重量輕等優(yōu)點(diǎn)對(duì)研究微電子、MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)有著重要的意義。
　　本文從數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究?jī)蓚€(gè)方面初步探究了邊棱音-彈性體的振動(dòng)機(jī)理，以及利用此結(jié)構(gòu)的PVDF壓電片進(jìn)行壓電發(fā)電的實(shí)驗(yàn)，其主要工作以及計(jì)算得出的結(jié)論如下:

2、r>　　首先，在多物理場(chǎng)耦合ANSYS Workbench平臺(tái)上，利用Fluent和TransientStructural模塊并結(jié)合System Coupling模塊，以氣體射流為激勵(lì)源，在不同的速度下對(duì)不同厚度的簧片進(jìn)行雙向流固耦合數(shù)值模擬研究。得出結(jié)論如下:渦是導(dǎo)致簧片發(fā)生周期振動(dòng)的主要因素之一;風(fēng)速和簧片的厚度是簧片的振幅影響因素;簧片的振動(dòng)頻率主要取決于簧片本身厚度;簧片的厚度小于0.3mm時(shí)，簧片振動(dòng)的同時(shí)會(huì)發(fā)生“抖動(dòng)”現(xiàn)象。

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　　其次是通過設(shè)計(jì)和加工試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)第二章中的數(shù)值仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比得出:在實(shí)驗(yàn)中簧片的厚度小于0.3mm時(shí)，簧片振動(dòng)的同時(shí)會(huì)發(fā)生“抖動(dòng)”現(xiàn)象。通過實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了第二章中的簧片振動(dòng)特性的相關(guān)結(jié)論。
　　最后本文利用這種邊棱音-彈性體結(jié)構(gòu)，以壓電片PVDF為彈性體進(jìn)行對(duì)采集的風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)選用MEAS公司生產(chǎn)的LDT1-28K壓電片。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:此種壓電片在12.5m/s～20m/s時(shí)能夠產(chǎn)生諧振，且能輸出穩(wěn)定的電壓