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基于谐振腔和簧片阀结构的风能回收装置

作 者: 季军
导 师: 冯志华
学 校: 中国科学技术大学
专 业: 机械电子工程
关键词: 压电陶瓷 能量回收 风能回收 谐振腔
分类号: TK8
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 76次
引 用: 1次
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内容摘要


能量回收装置回收利用外界环境中的能量,为便携式器件或传感器网络节点供电,实现电子器件的自主供能,可以有效的解决目前电池供电带来的一系列问题,有广泛的应用潜力和巨大的研究价值。风能作为环境中普遍存在的一种能量源,可以采用电磁或压电的方式对其进行回收。本文主要采用压电式。压电能量回收利用压电效应,将机械能直接转化为电能。压电风能回收装置利用某种装置首先把风能装换为振动能,再利用压电陶瓷把振动能转换为电能。现有的一些研究主要是利用轴加凸轮机构来让风能转换为振动能,他们有一些缺点:结构复杂、寿命比较短、能量转换效率不高。本文介绍了一种新的类似于口琴腔结构的谐振腔结构风能回收装置。在谐振腔的配合下,在根部贴有压电陶瓷片的簧片可以在腔体的出气口自由地振动,从而产生电能。进气口的尺寸大约是3cm×2cm,把该装置放在6.4MPH到22MPH的风速范围内测试,并且使用一个0.46M的电阻做负载,可以输出0.5mW-4.5mW的电能。该装置的能量转换效率可以达到2.4%。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-20
  1.1 背景  8-10
  1.2 外界的能量源  10-14
    1.2.1 人体能量  10-11
    1.2.2 环境能量  11-13
    1.2.3 各种能源的比较  13-14
  1.3 几种振动能量回收方式  14-17
    1.3.1 电磁式  14-15
    1.3.2 静电式  15-16
    1.3.3 压电式  16-17
    1.3.4 回收方式对比  17
  1.4 压电能量回收的应用  17-19
  小结  19-20
第二章 压电风能回收  20-39
  2.1 压电能量回收基础  20-30
    2.1.1 压电陶瓷的压电效应  20-24
    2.1.2 压电材料  24-27
    2.1.3 压电能量回收方式  27-28
    2.1.4 压电能量回收电路  28-30
  2.2 几种微型风能回收装置的介绍  30-38
    2.2.1 基于柔性压电薄膜的风能回收装置  30-32
    2.2.2 旋转电机  32-34
    2.2.3 压电风车  34-35
    2.2.4 新型压电风车结构  35-37
    2.2.5 单簧片结构的风能回收装置  37-38
  小结  38-39
第三章 基于谐振腔和簧片阀结构的风能回收装置  39-54
  3.1 风能和压电能的计算方法  39-40
  3.2 新型结构提出的过程  40-41
  3.3 装置介绍  41-44
    3.3.1 装置介绍  41-42
    3.3.2 实验装置制作的过程  42-44
  3.4 实验过程及数据分析  44-46
  3.5 理论分析  46
  3.6 簧片阀结构的改进  46-53
    3.6.1 理论依据  47-49
    3.6.2 经典悬臂梁和加强筋悬臂梁的 ANSYS 仿真模拟  49-53
  小结  53-54
结束语  54-55
参考文献  55-56
致谢  56-57
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果  57

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 风能、风力机械
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