基于涡致振动压电俘能结构的仿真研究

摘要

针对水下传感器稳定持续供能问题，对柔性圆管内置压电悬臂梁的压电俘能结构进行仿真分析.实验对单俘能结构、前置柔性和刚性阻流体时的俘能结构分别进行流固耦合仿真，并对前置阻流体的俘能结构进行压电耦合和收集电路的仿真分析.实验结果表明：前置刚性阻流体俘能结构的振幅响应大于前置柔性阻流体和单俘能结构的，当流速为1.1 m/s、阻流体和俘能结构之间的距离与阻流体直径的比为3～4时，产生的振幅响应和电压幅值分别为0.9 mm和85 V,此时频率为9 Hz,能量收集效率为36.18%,为涡致振动压电能量收集结构的最佳形式.实验结果证明了柔性圆管内置压电悬臂梁压电俘能结构的可行性，为水下传感器持续稳定的供能提供了一种解决方案.

关键词

ADINA / 压电俘能结构 / 流固耦合仿真 / 压电耦合仿真 / 标准能量收集电路

基金资助

辽宁省自然科学基金指导计划项目(2019-ZD-0075); 辽宁省教育厅基础研究项目(LJ2020022); 北京市传感器重点实验室开放课题(2020CGKF005)