基于PZT換能器的時均流激聲發(fā)動機輸出特性研究.pdf

1、時均流激聲發(fā)動機是一種基于氣動聲學原理的新型能量轉(zhuǎn)化裝置，可以在不使用任何機械運動部件的情況下利用風和管道流體等時均流激發(fā)出具有穩(wěn)定頻率和較高能流密度的聲場，從而實現(xiàn)時均流能到聲場能的轉(zhuǎn)化。利用該裝置驅(qū)動PZT換能器，可以制成完全無運動部件的發(fā)電裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、制造成本低等優(yōu)點，特別適合于結(jié)合低功耗的電子設備制成自供能系統(tǒng)，實現(xiàn)在難以獲得電源且不易更換電池的場合中長期使用。
　　 利用ANSYS軟件中的FLUENT模

2、塊和Mechanical APDL模塊分別對時均流激聲發(fā)動機和PZT換能器進行建模，將利用FLUENT計算得到的時均流激聲發(fā)動機諧振管內(nèi)的聲場結(jié)果作為載荷加載到PZT換能器模型的流固作用面上，利用Mechanical APDL計算得到PZT換能器在聲場驅(qū)動下的電場特性。數(shù)值計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好。
　　 搭建了首臺時均流激聲發(fā)動機驅(qū)動PZT換能器的實驗臺。時均流激聲發(fā)動機以離心風機作為氣源提供時均流，在特定的流速區(qū)域范圍內(nèi)，

3、在諧振管中建立起穩(wěn)定的駐波聲場。通過實驗和數(shù)值模擬方法相結(jié)合，揭示了發(fā)動機內(nèi)聲場分布以及時均流速、斯特勞哈爾數(shù)等對其聲場特性的影響。壓電換能器采用圓盤型的PZT壓電陶瓷單晶片，通過周邊夾持的方式安裝在諧振管的末端，在聲場的驅(qū)動下獲得穩(wěn)定的交變電場。當時均流速為51.7 m/s、諧振管長度為190mm時，實驗中獲得諧振管末端最大的壓力振幅為16.0 kPa，為平均壓力的15.8％，頻率為500 Hz。在此聲場強度的驅(qū)動下，PZT換能器的開