基于PZT換能器的時均流激聲發(fā)動機(jī)輸出特性研究.pdf

1、時均流激聲發(fā)動機(jī)是一種基于氣動聲學(xué)原理的新型能量轉(zhuǎn)化裝置，可以在不使用任何機(jī)械運動部件的情況下利用風(fēng)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(shè)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(jī)和PZT換能器進(jìn)行建模，將利用FLUENT計算得到的時均流激聲發(fā)動機(jī)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(jī)驅(qū)動PZT換能器的實驗臺。時均流激聲發(fā)動機(jī)以離心風(fēng)機(jī)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(jī)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(dāng)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(qiáng)度的驅(qū)動下，PZT換能器的開