第45卷第1期压电与声光Vol.45No.12023年2月PIEZOELECTRICS&ACOUSTOOPTICSFeb.2023收稿日期:2022-07-07基金项目:浙江省自然科学基金资助项目(LQ19E060005);国家重点研发计划(2018YFF0216001);浙江省属高校基本科研业务费专项(2021YW50)作者简介:钱成(1998-),男,江苏省宜兴市人,硕士生,主要从事流量计量技术的研究。通信作者:徐雅(1987-),女,陕西省汉中市人,讲师,博士,主要从事流量计量方面的研究。文章编号:1004-2474(2023)01-0051-05DOI:10.11977/j.issn.1004-2474.2023.01.011基于流激振荡现象的流体动能收集技术研究钱成,徐雅,谢代梁,刘铁军,黄震威(中国计量大学浙江省流量计量技术重点实验室,浙江杭州310018)摘要:针对偏远地区及特殊场景下的低功耗无线传感节点电源维护不易的问题,该文对一种基于流激振荡现象的流体动能收集技术进行了研究,结合压电技术可实现流体动能转换至电能的过程。通过对流激振荡现象进行数值模拟及实验研究,分析了空腔结构中的流场及声场分布特性,探究了流体速度对声振荡频率及幅值的影响规律。利用COMSOL软件对声电转换过程进行仿真,实现了完整的流体动能-电能的转换过程。研究结果表明,在一定的速度条件下存在频率稳定的声振荡区间,可驱动压电换能装置输出频率稳定的电压,当气体流速为30.5m/s时(相当于高压输气管道的流速范围),声场压力振幅可达6.12kPa,对应的输出开路电压为2.62V。当外接15kΩ电阻时,最高输出功率可达0.29mW。关键词:流激振荡;大涡模拟;压电换能器;谐振;流体动能中图分类号:TB535;TN384文献标志码:AResearchonFluidKineticEnergyHarvestingTechnologyBasedonFlow-InducedOscillationQIANCheng,XUYa,XIEDailiang,LIUTiejun,HUANGZhengwei(ZhejiangKeyLaboratoryofFlowMeasurementTechnology,ChinaJiliangUniversity,Hangzhou310018,China)Abstract:Inordertoaddresstheproblemthatitisdifficulttomaintainthepowersupplyoflow-powerwirelesssensornodesinremoteareasandspecialscenarios,thisworkinvestigatesafluidkineticenergyharvestingtechnolo-gybasedonflow-inducedoscillationphenomenon,whichcanrealizetheconversionprocessfromfluidkineticenergytoelectricenergybycombiningwithpiezoelectrictechnology.Throughnumericalsimulationandexperimentalre-searchonthephenomenonofflow-inducedoscillation,theflowfieldandsoundfielddistributioncharacteristicsinthecavitystructureareanaly...
