基于赫姆霍兹共鸣器的声能回收器研究

为了对环境中声能进行高效回收,提出了一种基于赫姆霍兹(Helmholtz)共鸣器和圆形压电振子组成的声能回收器。入射声波经Helmholtz共鸣器进行放大,被放大的声波作用于圆形压电振子使其产生振动,通过压电片的压电效应将声能转换为电能。建立了圆形压电振子构成压电换能器的等效集中参数理论模型,分析了声能回收器的声能转换原理,研究了压电片半径与基底半径比对声能回收器的影响。仿真结果表明,压电片半径与金属薄片半径(声腔内径)比为0.8时,发电效果最好,在入射声压为1Pa(94dB),声波频率为1 188 Hz,负载电阻为3.7kΩ时,最大输出功率为12μW。

二维声子晶体线缺陷聚声效应研究

基于数值方法研究了含线缺陷的二维声子晶体的聚声效应。利用结合超元胞技术的平面波展开法及有限元方法,分别对线缺陷二维声子晶体的能带结构及其内部声场分布规律进行了计算分析;以线缺陷轴线上声压梯度放大倍数表征聚声效果,分析了声子晶体结构参数对该放大倍数的影响规律。结果表明,填充率大、结构规模适当的二维线缺陷声子晶体具有更好的聚声效果;线缺陷的理想位置应在声子晶体的几何轴线上。此结果可为高效声能量回收器件的设计提供理论支持。