基于涡激振动的压电能量收集特性数值研究

工程热物理学报 , 2015, 36(2): 330-334.

基于涡激振动的压电能量收集特性数值研究

王军雷 ^1, , 冉景煜 ^2, , 丁林 ^3, , 张敏 ^4, , 张力 ^5,

1.低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室(重庆大学),重庆400030

2.低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室(重庆大学),重庆400030

3.低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室(重庆大学),重庆400030

4.重庆交通大学航海学院,重庆400044

5.低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室(重庆大学),重庆400030

基金项目: 高等学校博士学科点专项科研基金(No.20120191130003),新型微纳器件与系统技术国家中点实验室基金资助项目(No.2009MS04)

关键词：能量收集 , 压电效应 , 流固耦合 , 大变形

Numerical Investigation of Piezoelectric Energy Harvester characteristics based on Vortex-induced Vibration

Keywords： energy harvesting , piezoelectric effect , fluid-structure interaction , large transformation

本文设计了一种基于涡激振动的流体动能收集装置.该器件主要包括钝体和PVDF(Polyvinylidene Fluoride)压电悬臂梁,涡街的交替脱落引起梁发生振动,通过压电效应将振动能量转为电能.基于流固耦合计算对该结构压电能量收集特性,以及压电悬臂梁的升阻力系数、振幅和频率等特性进行了数值分析,并着重研究圆柱型钝体与PVDF压电悬臂梁的位置对装置发电效率的影响.结果表明,圆柱与悬臂梁直接相连(即L=0.5D)会得到较高电压输出,在雷诺数Re=6000时,振幅峰值为A=0.97D,输出电压峰值达到0.923 V.

参考文献

[1]	Paul D. Mitcheson;Tim C. Green;Eric M. Yeatman;Andrew S. Holmes .Architectures for Vibration-Driven Micropower Generators[J].Journal of Microelectromechanical Systems,2004(3):429-440.
[2]	Paradiso J.A.;Starner T. .Energy scavenging for mobile and wireless electronics[J].IEEE pervasive computing,2005(1):18-27.
[3]	Abdelkefi, A.;Hajj, M.R.;Nayfeh, A.H. .Power harvesting from transverse galloping of square cylinder[J].Nonlinear dynamics,2012(2):1355-1363.
[4]	Huseyin Dogus Akaydin;Niell Elvin;Yiannis Andreopoulos .Energy Harvesting from Highly Unsteady Fluid Flows using Piezoelectric Materials[J].Journal of Intelligent Material Systems and Structures,2010(13):1263-1278.
[5]	J. J. Allen;A. J. Smits .Energy harvesting eel[J].Journal of Fluids and Structures,2001(3/4):629-640.
[6]	Soon-Duck Kwon .A T-shaped piezoelectric cantilever for fluid energy harvesting[J].Applied physics letters,2010(16):164102-1-164102-3.
[7]	Zhu M.;Leighton G. .Dimensional reduction study of piezoelectric ceramics constitutive equations from 3-D to 2-D and 1-D[J].IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control,2008(11):2377-2383.

上一张下一张

计量

下载量()
访问量()

作者相关

文章评分

您的评分：
1

0%
2

0%
3

0%
4

0%
5

0%

材料期刊网