压电风能收集能够将环境中的风能转换为可供使用的电能,本文从几种典型植物叶片叶脉结构获得启发,利用仿生脉序生长法对压电元件进行了仿生优化,并从不同种类的叶片仿生原型中探究一种在气动弹性失稳条件下风能能量收集效果较好的仿生结构。本文通过研究压电装置的输出开路电压、输出功率等参数来分析其能量收集能力,并探究优化后的压电元件在实际工程应用中的可能性。本文主要研究工作如下:阐述了利用风能的微型仿生能量收集装置的基本结构、工作形式及工作环境,决定采用圆柱绕流涡激振动的方法进行压电能量收集。并参考实际算例决定采用仿生脉序生长法进行加强筋的布置。之后对涡街对压电元件作用力进行估算,并利用有限元分析软件进行了确定工况下输出开路电压理论值的计算,并且将结果同试验结果进行比对,证明这种优化后的算法能够实际应用。以输出开路电压为参考指标研究不同优化结构压电元件的能量收集能力。首先,验证了布置仿生加强筋相比于布置传统正交筋及未布置加强筋压电元件的能量收集能力。对于相同几何形状的压电元件,布置仿生筋的压电元件最高开路输出电压有显著提高。并通过对比实验结果同数值结果证明了数值计算结果的有效性。然后,验证了布置不同叶片仿生模型压电元件的能量收集能力。试验结果表明,以羽状叶为仿生原型的压电元件输出开路电压最高,由此得到了一种能量收集效果较好的加强筋布置方式。对布置不同加强筋的压电元件在负载电阻下的输出功率进行了分析及对比。结果表明,当负载电阻处于理论最优值附近时压电元件的输出功率最大。此外,进行了不同风速下不同压电元件输出功率及功率密度的试验,结果表明,羽状叶压电元件输出功率及功率密度均为最大。最后对羽状叶压电元件进行充放电实验,电容两端的电压能够到达1.952V,证明这种压电元件所收集的能量能够被存储及利用。