基于涡致振动的剪切模式压电俘能结构的数值模拟

摘要

提出了一种基于水下涡致振动的夹心式剪切模式压电俘能结构。将压电片夹在两金属板中间,金属板上端连接阻流圆管,金属板在振动过程会产生相对位移,使夹在中间的压电片产生切变,进而将机械能转换为电能。分别对前置阻流体的单个压电俘能结构和前置阻流体的2个串列压电俘能结构,进行了流固耦合与压电耦合数值模拟,分析对比2种情况下的涡致振动能量收集性能。研究结果表明:2种情况下,压电俘能结构的振幅响应和电压均随着流速的增大而增大,在流速为1.2 m·s^(-1),中心距为5D时,产生的振幅和电压最大,单俘能结构情况下为6.743 2×10^(-4)m,两个俘能结构串列情况下,上游为7.241 5×10^(-4)m, 13.347 V,下游为1.942 6×10^(-4)m, 3.551 2 V。