雨滴冲击下双稳态压电悬臂梁俘能装置动力学特性及实验研究

利用双稳态压电悬臂梁俘能装置将雨滴动能转换为电能。建立双稳态压电悬臂梁俘能装置的力学模型及控制方程,通过简化获得了单个雨滴冲击力的数学模型,采用对数正态分布函数模拟了不同降雨强度下雨滴直径的随机分布。利用数值仿真,研究了不同雨滴直径及不同降雨强度对俘能系统动力学特性及发电性能的影响。搭建了雨滴冲击发电实验装置,实测雨滴降落高度对系统输出电压的影响。研究结果可为利用雨滴冲击发电探索新型能源的研究提供部分参考。

双稳态压电悬臂梁发电系统的动力学分析

双稳态压电悬臂梁发电系统由于其自身在发电效率方面的优越性,受到了科研人员的广泛关注。为了研究该系统的相关特性,首先建立了等效的周期激励和随机激励作用下双稳态压电悬臂梁俘能系统的数学模型;其次通过龙格-库塔法,得出系统在单势阱和双势阱内振动响应的振幅、输出功率和电压等计算结果;并分析了双稳态系统工作过程中出现的随机共振现象,得到它们的变化规律及特性;通过将这些数值计算结果进行分类对比分析,显示了双稳态压电俘能系统在激励响应幅值、频率响应范围和输出功率等方面的优越性。以上研究结果为优化双稳态压电悬臂梁俘能器的设计和应用提供了理论依据。

白噪声激励下双稳态压电发电系统的响应分析

研究了白噪声激励下双稳态压电发电系统的响应特性。首先利用蒙特-卡罗法模拟高斯白噪声;然后利用数值模拟和实验的方法分别分析了噪声强度、负载阻抗和初始值对系统响应特性的影响。得到了噪声强度的增加会减少双稳态系统两个稳定平衡点之间的跳跃时间。通过给出大幅运动的吸引域说明初始值会影响系统的运动状态,从而影响输出功率,当电阻为19.1kΩ时,输出功率最大。