近几十年来随着微电子学的快速发展,微处理器的工作运转速度相比于以前提高了大约一千倍。然而,传统意义上的化学电池能量密度在同一时期只增涨了两倍。目前,为传感器节点等无线设备提供足够的电力是阻碍其进一步微型化的主要瓶颈之一。其中从环境中获取能量并转换为电能的微型风能发电机,已成为国际上微能源研究的热点。本文采用数值仿真和实验相结合的研究手段,重点开展冲击射流振动式风力发电机涉及的流动稳定性和结构振动二者耦合特性的研究,研究内容主要包括以下三个方面:本文从数值仿真的方法着手,基于ANSYS Workbench多物理场软件平台,以射流为激励源,建立边棱音-弹性体的振动模型。利用Transient Structural和CFX模块,对该振动模型进行了流固耦合振动特性影响参数的研究,并在该研究基础上开展了基于边棱音-弹性体耦合振动增强技术的研究。得出结论如下:悬臂梁在振动状态下,其固定端的等效应力应变分布比其他位置处的要大;随着风速的增大(0~30 m/s),悬臂梁的振动幅度和频率均变大;喷管出口与悬臂梁自由端之间的距离在110 mm工况下,其振动幅度比其他工况下的要明显。其次开展了基于冲击射流振动式风能采集系统的设计工作,提出了一种新型悬臂梁压电振动式的风能发电机结构设计,并与机电换能装置(PVDF压电片)组成微型风力发电机。其中,为了测试所设计的微型风能发电机的输出性能,自主搭建了实验平台和测试系统。最后本文采用吹风实验的研究手段,对基于冲击射流非稳定性的微型风能发电机在不同风速、射流出口宽高比、PVDF压电片自由端与射流出口的距离、钝体以及负载下的工作特性、输出特性进行实验研究。实验结果表明:PVDF压电悬臂梁在风速范围为6~14 m/s时可发生周期性振动,其在谐振情况下可获得稳定的输出功率。其中在射流出口宽高比为8.3,PVDF压电片自由端与射流出口的距离为80 mm的工况下,获得了最大输出功率约83μW。该实验成果将为小型振动式风力发电机提供新的设计思路。