文档名：阻流体对涡致振动压电俘能结构性能影响的研究
摘要：利用有限元分析方法对内置压电悬臂梁的柔性圆管俘能结构进行了水下环境的数值模拟和实验测试,并进行了对比分析.分别仿真分析和实验测试了前置阻流体形状和直径等条件参数对压电悬臂梁柔性圆管俘能结构性能的影响.仿真结果表明:前置圆柱形阻流体的俘能结构振幅和电压比前置六棱柱和方柱的俘能结构都大.当流速为1.0m/s,前置圆柱阻流体直径为0.03m时,俘能结构产生的振幅和电压最大分别为2.85×10-4m,9.88V.实验结果与数值模拟结果呈现相同的变化趋势.当流速为1.0m/s,刚性圆柱阻流体直径为0.03m时,测得输出电压峰—峰值为5.63V.通过数值模拟和实验测试,分析了阻流体形状和直径对俘能结构性能的影响,为水下涡致振动压电能量收集技术提供了理论和实验参考.
Abstract：Usingfiniteelementanalysismethod,thenumericalsimulationandexperimentaltestoftheunderwaterenvironmentoftheflexiblecirculartubeenergy-capturingstructureofbuilt-inpiezoelectriccantileverbeamarecarriedout,andthecomparativeanalysisiscarriedout.Theeffectsofconditionalparameterssuchastheshapeanddiameterofthepre-bluffbodyontheperformanceoftheenergycapturestructureflexiblecirculartubeofpiezoelectriccantileveraresimulatedandexperimentallytested,respectively.Thesimulationresultsshowthattheamplitudeandvoltageoftheenergy-harvestingstructureofthecylindricalpre-bluffbodyarelargerthanthoseofthepre-hexagonalandsquarecolumnenergy-harvestingstructures.Whentheflowrateis1.0m/s,andthediameterofthecylindricalpre-bluffbodyis0.03m,themaximumamplitudeandvoltagegeneratedbytheenergycapturestructureare2.85×10-4mand9.88V,respectively.Theexperimentalresultsshowthesametrendasthenumericalsimulationresults.Whentheflowrateis1.0m/sandthediameteroftherigidcylindricalbluffbodyis0.03m,themeasuredpeak-to-peakvalueofoutputvoltageis5.63V.Throughnumericalsimulationandexperimentaltest,theinfluenceoftheshapeanddiameterofthebluffbodyontheperformanceoftheenergy-harvestingstructureisanalyzed,whichprovidesatheoreticalandexperimentalreferencefortheunderwatervortex-inducedvibrationpiezoelectricenergyharvestingtechnology.
作者：马雄飞 林杉杉 陈鹏 李莉Author：MAXiongfei LINShanshan CHENPeng LILi
作者单位：沈阳化工大学计算机科学与技术学院,辽宁沈阳110142
刊名：传感器与微系统
Journal：TransducerandMicrosystemTechnologies
年，卷(期)：2024, 43(2)
分类号：TP212TM619
关键词：涡致振动 压电能量收集 压电俘能器 有限元仿真
Keywords：vortex-inducedvibration piezoelectricenergyharvesting piezoelectricenergyharvester finiteelementsimulation
机标分类号：TN712.5TN384TN249
在线出版日期：2024年2月26日
基金项目：辽宁省自然科学基金指导计划资助项目，辽宁省教育厅基础研究项目，北京信息科技大学北京市传感器重点实验室开放项目阻流体对涡致振动压电俘能结构性能影响的研究[
期刊论文] 传感器与微系统--2024, 43(2)马雄飞 林杉杉 陈鹏 李莉利用有限元分析方法对内置压电悬臂梁的柔性圆管俘能结构进行了水下环境的数值模拟和实验测试,并进行了对比分析.分别仿真分析和实验测试了前置阻流体形状和直径等条件参数对压电悬臂梁柔性圆管俘能结构性能的影响.仿真...参考文献和引证文献
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