收藏本站
《长春工业大学》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于康达效应的射流冲击式压电俘能机理与实验研究

付贤鹏  
【摘要】:气动技术因具有输出推力大、结构简单、清洁无污染等优点,在工业生产中有着广泛的应用。随着工业集成化的战略需求日益深入,通常需要引入大量传感器对其各功能部件进行监测,以保证气动系统持续、可靠的协同工作,这使得传感器的持续供能问题成为了亟待解决的关键技术。本文基于康达效应放大气动系统排出的小流量压缩气体的流量,设计射流冲击式压电俘能器,实现气动系统能量到电能的转换,提高其能量转换效率,具体研究内容如下:首先,结合康达效应的理论模型,分析了康达效应产生的机理及流体流态对康达效应的影响规律。然后,建立了悬臂梁式压电俘能器能量转化的理论模型,分析了压电俘能器的俘能机理,理论研究了悬臂梁压电振子在冲击载荷作用下的应力及应变分布。最后,结合压电理论,分析了压电俘能器的电输出特性。利用FLUENT仿真分析软件仿真分析了空气放大器内部以及射流口处的流场分布,确定了空气放大器的结构与尺寸。利用COMSOL仿真分析软件仿真分析了冲击载荷作用下压电振子表面的应力、应变分布以及电势分布,研究了不同尺寸压电振子在多种均布载荷作用下的电压输出规律。研究结果表明当压电振子的长度和力载荷增加时,压电振子的输出电压逐渐增大。设计并研制了圆形扰流板结构与翼型扰流板结构两种射流冲击式压电俘能器实验样机。其中,通过在悬臂梁压电振子的自由端增加了圆形扰流板,增大气流冲击载荷作用下悬臂梁压电振子的形变量,提高压电振子的能量转化效率。对于射流冲击式翼型扰流板压电俘能器,通过建立翼型扰流板上下表面压力分布的数学模型,理论研究气流参数对翼型扰流板颤振状态的影响规律。搭建了压电俘能器样机实验测试系统,开展了样机输出特性实验研究。实验结果表明:随着气体流量的增大,压电俘能器输出开路电压呈现上升趋势;而随着气体压力的增大,压电俘能器输出开路电压呈下降趋势。具体为:圆形扰流板压电俘能器输出开路电压的最大值为25.07 V,输出最大瞬时功率可以达到19.89μW。翼型扰流板压电俘能器输出开路电压的最大值为23.33 V,输出最大瞬时功率可以达到13.06μW。
【学位授予单位】:长春工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TH138

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周逸涵;;倾斜的水流——康达效应及其应用[J];发明与创新(中学生);2016年12期
2 李彦锋;薛志成;武吉梅;陈彦;武秋敏;;基于康达效应的热缩烘箱流场分析及结构优化[J];包装工程;2017年03期
3 陈海焱,卢国胜,黄兢;具有窄带分级功能的气流粉碎分级系统的研究[J];西南工学院学报;1998年01期
4 陈海焱,李显寅;具有窄带分级功能的气流粉碎、分级系统的研究[J];金刚石与磨料磨具工程;1998年03期
5 余欣锋;邓浩光;;一种壁挂机改善吹风效果设计思路[J];日用电器;2018年06期
6 胥海伦,陈海焱,毕海权;基于康达效应的超微粉气流分级数值模拟研究[J];西南科技大学学报(自然科学版);2005年01期
7 朱旭东;周愿;梁振;梁玉;张丽华;朱一心;张玉奎;;有机溶剂辅助封闭式电喷雾离子源的设计及其在痕量蛋白质组样品分析中的应用[J];分析化学;2015年10期
8 洪子量;;伯努利原理教学中的趣味实验[J];物理教学探讨;2018年01期
9 孙启国;汪雄师;周正辉;王莹;;康达效应对油气环状流分配特性的影响[J];润滑与密封;2014年11期
10 王先明;杨钊;马臣;;用康达和文丘里效应解析超高速卷烟机供丝原理[J];机械工程师;2010年11期
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者杨彧 本报通讯员黄岩;“康达效应”解析[N];山西日报;2004年
中国硕士188bet全文数据库 前2条
1 付贤鹏;基于康达效应的射流冲击式压电俘能机理与实验研究[D];长春工业大学;2018年
2 白亚磊;康达效应在流量测量中的研究与应用[D];南京航空航天大学;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026