随着传统化石能源的不断消耗以及所带来环境污染问题的日益加剧,发展清洁能源技术成为近年研究热点。其中,风能具有环保无污染,分布范围广泛,可持续性再生等优点受到学术界和工业界研究人员的广泛关注,而采用高效的风能发电技术可以广泛应用于航空、航天领域的微机电系统供电,为解决传统电池和远距离线缆供电的弊端提供了一种新的思路,极大地降低了设备维护成本。目前,应用较为广泛的能量转换机制有压电式、电磁式、摩擦电式,其中压电式转换机制由于其能量密度高、不发热、无电磁干扰、易于集成化等优点被广泛应用于各种风能俘能器。目前研究的风能压电俘能器普遍存在工作频带较窄,输出功率有限,极大地限制了其应用范围。为了提高俘能器的输出功率和环境适应能力,本文首先对磁力耦合弯扭振动压电俘能进行理论分析,提出一种振动激励下磁力耦合弯扭振动压电俘能器,建立俘能系统的分布参数数学模型,通过实验验证数学模型的正确性。依据分布参数数学模型特性,进行数值仿真分析俘能器结构参数对输出功率的影响,并重点分析磁力对输出性能和俘能系统稳态的影响。最后,得出弯扭压电俘能器在磁力耦合作用下对拓宽俘能频带和提高功率输出方面有促进作用。在理论分析磁力耦合对弯扭振动压电俘能器的作用后,针对气流绕圆柱钝体产生旋涡脱落现象而引起的结构体振动现象,本文提出一种磁力耦合涡激弯扭振动压电俘能器。具体结构为压电梁一端固定,另一端与圆柱连接,在圆柱底部端面中心处内嵌永磁铁,并在正下方放置固定磁铁。值得注意的是,圆柱轴线与压电梁轴线存在偏置距离,由此引发压电梁同时产生弯扭复合运动。通过分析俘能器的动能、势能和虚功,并结合流体力学、材料力学、弹性力学等理论得出俘能系统的分布参数数学模型,进行数值求解。本文利用数值仿真分析磁力耦合涡激弯扭振动压电俘能器的非线性磁力、圆柱长度和直径、压电梁参数和外接电阻等参数对输出功率、振动位移、扭转角度的影响。数值分析结果表明通过调节磁铁之间的距离、圆柱的长度和直径、压电梁的宽度等参数,可以获得较宽的有效风速带宽和较高的输出功率,能极大提高俘能器的环境适应能力。为了验证磁力耦合涡激弯扭振动压电俘能器数学模型的正确性,制作实验样机,搭建直流式风洞实验测试平台,并结合数据采集和分析软硬件设备对实验样机进行测试。通过对比实验数据与数值仿真分析结果,得到二者吻合程度达到95%以上,最终得出磁力耦合涡激弯扭振动压电俘能器数学模型是正确的。