基于邊棱音的微型風(fēng)能采集器的設(shè)計與研究.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)點對研究微電子、MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)有著重要的意義。
　　本文從數(shù)值模擬和實驗研究兩個方面初步探究了邊棱音-彈性體的振動機(jī)理，以及利用此結(jié)構(gòu)的PVDF壓電片進(jìn)行壓電發(fā)電的實驗，其主要工作以及計算得出的結(jié)論如下:

2、r>　　首先，在多物理場耦合ANSYS Workbench平臺上，利用Fluent和TransientStructural模塊并結(jié)合System Coupling模塊，以氣體射流為激勵源，在不同的速度下對不同厚度的簧片進(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;簧片的振動頻率主要取決于簧片本身厚度;簧片的厚度小于0.3mm時，簧片振動的同時會發(fā)生“抖動”現(xiàn)象。

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　　其次是通過設(shè)計和加工試驗臺，對第二章中的數(shù)值仿真結(jié)果進(jìn)行對比得出:在實驗中簧片的厚度小于0.3mm時，簧片振動的同時會發(fā)生“抖動”現(xiàn)象。通過實驗也驗證了第二章中的簧片振動特性的相關(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)行對采集的風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的實驗，實驗選用MEAS公司生產(chǎn)的LDT1-28K壓電片。實驗結(jié)果表明:此種壓電片在12.5m/s～20m/s時能夠產(chǎn)生諧振，且能輸出穩(wěn)定的電壓