2 实验台的设计与搭建

2。1 实验台的设计

设计利用冲击射流不稳定性的振动机理的悬臂梁式风能压电发电结构的技术方案：设计 一种利用冲击射流诱发振动的压电风能采集器，包括支架、夹片、风源、悬臂梁压电片、导 线。

风源是用来模拟冲击射流且风速大小 0～20m/s；压电悬臂梁为 PVDF 压电片，其一端被 夹具固定连接，风源（1）是模拟自然风风速，可调节风速范围为 0～20m/s，用螺栓螺母固 定于底板（3）上；支架（3）底端与底座(2)固定连接，并可前后调节，夹片（5）中心高度 与风源（1）出口中心高度相等，这样恰好使压电元件（4）完全沉浸在射流中央，使之与来 流较好耦合；支架和夹片通过焊接连接，上下夹片通过螺栓螺母连接，使之夹住压电元件； 压电元件是流固耦合的核心元件，采用悬臂梁式，由于应用于自然风风速，所交宜采用柔性 压电材料如 PVDF。其中一端被夹具夹持，另一端为自由端，高度与圆形气源出口中心保持 一致。来~自,优^尔-论;文*网www.youerw.com +QQ752018766-

实验台的设计特点：提出一种利用冲击射流不稳定性的振动机理，新的悬臂梁式微型风 能压电发电结构，将环境的风能转换成该结构的振动能，进一步将振动能转换成电能为负载 或储能器供电。利用冲击射流诱发振动的机理，无叶轮、转轴、环形喷嘴和谐振腔等活动零 件，结构简单、操作简便易于实现。压电元件采用悬臂梁式布局且完全沉浸在流场之中，可 使临界风速降低，压电元件实现较为规律的振动，电压信号输出较为稳定如下图所示。考虑 到压电元件灵活切换以及防止流固耦合导致不稳，采用上下夹片夹住压电悬臂梁，使压电悬 臂梁的固定端接触面积增大，以使充分固定，避免使用打孔螺栓固定，使得压电材料得到小 部分破坏。