【摘 要】
：
压电俘能器能够为自然界中低功率的微机电系统持续供能. 为了模拟机翼的沉浮?俯仰二自由度运动和有效俘获气动弹性振动能量, 本文提出一种新颖的翼型颤振压电俘能器. 基于非定常气动力模型, 推导翼型颤振压电俘能器流?固?电耦合场的数学模型. 建立有限元模型, 模拟机翼的沉浮?俯仰二自由度运动, 获得机翼附近的涡旋脱落和流场特性. 搭建风洞实验系统, 制作压电俘能器样机. 利用实验验证理论和仿真模型的正确性,仿真分析压电俘能器结构参数对其气动弹性振动响应和俘获性能的影响. 结果表明: 理论分析、仿真模拟和实验研究
【机 构】
：
哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室,哈尔滨 150001
论文部分内容阅读
压电俘能器能够为自然界中低功率的微机电系统持续供能. 为了模拟机翼的沉浮?俯仰二自由度运动和有效俘获气动弹性振动能量, 本文提出一种新颖的翼型颤振压电俘能器. 基于非定常气动力模型, 推导翼型颤振压电俘能器流?固?电耦合场的数学模型. 建立有限元模型, 模拟机翼的沉浮?俯仰二自由度运动, 获得机翼附近的涡旋脱落和流场特性. 搭建风洞实验系统, 制作压电俘能器样机. 利用实验验证理论和仿真模型的正确性,仿真分析压电俘能器结构参数对其气动弹性振动响应和俘获性能的影响. 结果表明: 理论分析、仿真模拟和实验研究获得的输出电压具有较好的一致性, 验证建立数学和仿真模型的正确性. 仿真分析获得机翼附近的压力场变化云图, 表明交替的压力差驱动机翼发生二自由度沉浮?俯仰运动. 当风速超过颤振起始速度时, 压电俘能器发生颤振, 并表现为极限环振荡. 当偏心距为0.3和风速为16 m/s时, 可获得最大输出电压为17.88 V和输出功率为1.278 mW. 功率密度为7.99 mW/cm3, 相比较于其他压电俘能器, 能实现优越的俘获性能. 研究结果对设计更高效的翼型颤振压电俘能器提供重要的指导意义.
其他文献
在网络音频因海量的用户生产内容为显著特征而受到时代青睐时,总被视为传统媒体的广播电台该当如何自处?事实上,从未来的长远角度考虑,最佳的解决方案恰恰是回到声音,探求广播原理——既关注新声之变,更探索不变本原.正是基于这样的意识,由孟伟等著的《广播原理:一种融媒体传播的视角》一书,以理论为经,以现实为纬,立足中国广播的发展实践,又回到全人类对于声音传播的普遍感知,对当下广播的属性、内容、运营等关键问题进行了深度探索.
影视已渗透在人们生活的各方面,成为现代人生活中不可缺少的一部分,尤其在进入数字时代后更成为视听结合的主要消费对象.因此,影视在传播过程中潜移默化地影响着受众的思想观念,不仅作为一种娱乐方式,更肩负着社会效益,是打破文化壁垒、讲好中国故事,做好中华文化对外传播的重要桥梁.然而不得不面对的现实是,全球化语境下欧美等发达国家占据了文化输出的主要市场,中国影视的对外传播始终处于被动地位.由袁智忠所著的《影视文化纲要》一书,深入分析了这一问题,不仅详细介绍了我国影视海外传播的现状及问题,还从传播策略的角度进行了有益
基于新材料和微梁结构的最新进展,本文对梁中性轴的概念及其定位方法进行了回顾.通过比较梁结构应变场的描述方法,展示复杂加载条件下中性轴的偏离和零应力轴的不唯一性,发现弹性均质梁的中性轴必然通过截面形心,但非线性弹性梁、双模量梁、弹塑性梁、叠合梁、层合梁等结构的中性轴可偏离截面形心.对梁中性轴问题的正确认识有助于合理而有效地解决工程中相关问题.
中国戏曲独具魅力,与古希腊悲剧、印度梵剧并称为世界三大古老戏剧,长期以来凭借着丰富的中国传统文化内涵,在艺术领域占据不可替代的地位.近年来,随着文化事业的全面发展,戏曲传播也成为研究中国传统文化的热点话题.新媒介技术的飞速发展对戏曲传播带来了机遇和挑战,其传播方式也必然深受影响,直接关系到中国戏曲的未来发展.由王廷信所著的《20世纪戏曲传播方式研究》一书,以20世纪戏曲传播问题为研究主题,系统全面地介绍分析了20世纪戏曲传播的社会背景、动力机制,并就戏曲传播中的本位传播和延伸传播两个层次进行了专门阐述,对
环境中的流体 (包括气体和液体) 动能是十分丰富且重要的清洁能源之一, 流体能量可通过不同的能量俘获技术 (电磁发电技术、压电能量俘获技术) 被转化为电能并供人们使用. 自2012年王中林研究团队发明摩擦纳米发电机 (triboelectric nanogenerator, TENG) 以来, TENG已成为了最重要的能量, 俘获技术之一, 并应用于流体能量俘获研究中. 论文综述了当前用于流体能量俘获的摩擦纳米发电机 (fluidic energy harvesting TENG, FEH-TENG) 的
近年来, 随着微机电系统、智能感知、片上系统和边缘计算等信息技术的快速发展, 物联网、体域网、车联网、可穿戴电子设备等技术已广泛应用在智能制造、精准农业、现代生物医疗、生态环境监测、军事装备、智慧城市和交通等领域, 并将在未来人工智能时代发挥重要的作用. 这些智能网络由大量静止或移动的无线传感节点构成, 它们可以实现物理信息感知、处理、存储和数据传输的功能. 随着无线传感节点向着智能化和多元信息融合化发展, 电能需求急剧增加, 需要频繁地更换电池. 然而, 随着智能网的规模不断扩大和性能持续提升, 无线传
随着物联网(internet of things, IoT)技术的高速发展, 传统的电池供电方式已经不能满足其供电需求. 利用压电能量俘获技术将机械能转换为电能, 可为IoT提供持久的电能, 具有广阔的应用前景. 本文在讨论压电振动俘能器的电学特性基础上, 全面总结了面向压电振动俘能器的电能管理电路的最新研究成果. 电能管理电路通常由AC-DC变换和DC-DC开关变换器(包括控制算法)两部分组成, 前者用于将压电振动俘能器输出的交流电转变为直流电, 后者用于提高能量俘获效率. 首先, 针对AC-DC变换,
低转速激励下能量采集性能差是目前制约旋转能量采集技术应用的瓶颈问题. 本文提出了动力学协同调控机制, 并用于调控系统的动力学行为, 可以使器件在低转速激励下有效工作, 提高了旋转能量采集系统的电学性能. 旋转刚度软化、非线性磁力、几何边界的协同调控既可以增加系统在低速下的振动位移以及压电材料的形变, 也可调控系统的最大位移, 使其振动可控并限制位移过大提高可靠性. 此外, 几何边界可以方便地集成摩擦纳米发电机, 实现压电与摩擦两种机电转换机制在振动和碰撞过程中协同发电, 有效利用空间和提高输出电能. 基于
随着工程中低功耗电子设备和自供能无线传感网络的迅速发展, 使得振动能量俘获在航空航天工程、机械工程、生物医学工程和可持续能源工程等领域得到了广泛地应用. 振动能量俘获不仅可以将振动能转化为可用的电能为微电子设备供电, 还能减少有害振动保护仪器设备. 根据振动能量不同转换机制, 可以将振动能量俘获系统分为静电式、电磁式、压电式、磁致伸缩式、摩擦起电式以及它们的混合式. 其中压电和电磁振动能量转化机制由于结构简单、容易组装、能量转换性能高等优点, 已被广泛应用于各种工程领域中. 受极端环境干扰, 工程中容易出
流致振动蕴含着可观的能量, 通过能量收集技术可将其转化为电能. 为提高低速流场中能量转化效率,本文实验研究了不同截面下钝头体以及它们的宽厚比(W/T)对流致振动能量收集特性的影响, 并通过计算流体动力学(computational fluid dynamic, CFD)仿真分析了尾流特性. 流致振动能量收集装置由压电悬臂梁和不同截面的钝头体构成. 首先搭建了流致振动能量收集风洞实验平台, 钝头体的截面分别设置为矩形、三角形和D形, 宽厚比分别设定为1, 1.3, 1.8和2.5. 然后利用实验方法分析不同