基于喷嘴-共振腔系统的压电能量收集

针对气流激振压电能量收集的机械激励问题,提出了一种基于喷嘴-共振腔系统的激振方法。应用CFD方法对压力流场进行分析;同时,结合压电效应,对输出电压进行仿真预测。结果表明,在入口压力为8KPa时,能产生峰-峰值33.6KPa以及频率1515Hz的振荡压力;压电片的振动位移峰-峰值为0.045mm,且其输出电压峰-峰值在40V左右。该方法能将环境气流转化为作用于压电材料上的周期性脉动压力载荷进而实现电能输出,从而验证了该压电能量收集方法的可行性。对于丰富压电能量收集在微功耗电子系统自供电的应用,具有重要价值和工程指导意义。

引信振动压电发电机气流致声激励特性研究

为满足引信振动压电发电机的驱动性能要求,解决激励能量关键问题,设计了一个环形喷嘴-共振腔结构的喷注发生器声源。应用计算流体动力学方法,通过仿真模拟解释喷注激发声波致共振腔振动特性;用试验所测的响应电压与仿真获得的共振腔底部声压对比。研究结果表明:共振腔内的声压和轴向质点速度随时间的变化曲线近似于正弦波,相位差为90°,说明了在共振腔内形成了驻波声场;共振腔底部声压幅值和频率较稳定,且幅值较大;压电片的开路响应电压频率与仿真声压频率很接近,从而验证了喷注发生器声源产生纯音的特征。因此,这种根据气流致振原理设计的无活动零件的喷注发生器声源,有利于提高引信振动压电发电机的激励能量。