涡激振动型水力复摆式压电俘能器的仿真与实验研究
Simulations and experiments on a hydrodynamic compound pendulum piezoelectric energy harvester accompanied with vortex-induced vibration作者机构：山东理工大学机械工程学院山东淄博255049 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001
出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)
年 卷 期：2017年第36卷第19期
页 面：78-83,118页
核心收录：
学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 1002[医学-临床医学] 080401[工学-精密仪器及机械] 080501[工学-材料物理与化学] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0802[工学-机械工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学]
基 金：国家自然科学基金资助项目(51677043 51705296) 山东省自然科学基金资助项目(ZR2017BEE039)
摘 要：针对低速水流的能量收集问题,提出了一种复摆式涡激振动压电俘能器。该俘能器由压电悬臂梁与尾端圆柱平行连接组成,具有免予封装绝缘,振动响应大,易于在低速水流中产生涡激共振等优点。通过流-固-电耦合仿真分析和实验测试的方法,研究了水流流速对复摆式压电俘能器振动和俘能的影响规律。结果发现,俘能器的输出功率随负载电阻先增大后减小,存在最优电阻可使俘能器的输出功率最大。俘能器的振动幅值和功率输出均随流速的增大而先增大后减小,在涡激共振处出现最大值;振动频率整体随着流速的增大而增大,但在涡激共振区域,由于锁定,俘能器的振动频率基本保持在俘能器的固有频率处。俘能器输出功率随圆柱直径的增大而增大,但涡激振动速度也相应的提高。
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