低速水流下的驰振式压电俘能器建模与实验研究

• 作者: 赵道利 周捷 孙维鹏 郭鹏程 罗兴铸
• 来源期刊: 太阳能学报
• 关键词: 流致振动 明渠流 水流速度 压电俘能器 驰振 分布参数模型
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 页码范围: 35-42
• 页数: 8页
• 分类号: TV211.1+4
• 语种: 中文

摘要

为了实现低速水流下的能量采集,建立适用于低速水流作用下的压电俘能器的分段分布参数模型,利用准稳态理论计算水动驰振力,考虑附加质量对驰振力的影响,通过扩展的哈密顿方程和高斯定律推机电耦合方程,应用等效结构法对模型进行解耦,从而得到该模型的解析解,以明渠流水槽实验验证模型的准确性.分析负载电阻、质量块顶角和流速对俘能器输出功率与起始流速的影响.结果 表明:驰振式压电俘能器的输出功率随流速的增加而增大,使输出功率最大的最优电阻与流速有关,在较低流速下存在2个最优电阻,流速增大到0.7 m/s后只有1个最优电阻;三棱柱质量块顶角越大,起始流速越低,最大输出功率越大,在低速水流下能采集到更多的能量;起始流速随电阻值的增大先增大后减小.实验中,80°质量块在流速为0.54 m/s时测得最大输出功率为2.53 mW,分别比60°和70°增大87.3％和25.5％.