基于PZT換能器的時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)輸出特性研究.pdf

1、時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)是一種基于氣動(dòng)聲學(xué)原理的新型能量轉(zhuǎn)化裝置，可以在不使用任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的情況下利用風(fēng)和管道流體等時(shí)均流激發(fā)出具有穩(wěn)定頻率和較高能流密度的聲場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)均流能到聲場(chǎng)能的轉(zhuǎn)化。利用該裝置驅(qū)動(dòng)PZT換能器，可以制成完全無(wú)運(yùn)動(dòng)部件的發(fā)電裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于結(jié)合低功耗的電子設(shè)備制成自供能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在難以獲得電源且不易更換電池的場(chǎng)合中長(zhǎng)期使用。
　　 利用ANSYS軟件中的FLUENT模

2、塊和Mechanical APDL模塊分別對(duì)時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)和PZT換能器進(jìn)行建模，將利用FLUENT計(jì)算得到的時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)諧振管內(nèi)的聲場(chǎng)結(jié)果作為載荷加載到PZT換能器模型的流固作用面上，利用Mechanical APDL計(jì)算得到PZT換能器在聲場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的電場(chǎng)特性。數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。
　　 搭建了首臺(tái)時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)PZT換能器的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)以離心風(fēng)機(jī)作為氣源提供時(shí)均流，在特定的流速區(qū)域范圍內(nèi)，

3、在諧振管中建立起穩(wěn)定的駐波聲場(chǎng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法相結(jié)合，揭示了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)聲場(chǎng)分布以及時(shí)均流速、斯特勞哈爾數(shù)等對(duì)其聲場(chǎng)特性的影響。壓電換能器采用圓盤型的PZT壓電陶瓷單晶片，通過(guò)周邊夾持的方式安裝在諧振管的末端，在聲場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下獲得穩(wěn)定的交變電場(chǎng)。當(dāng)時(shí)均流速為51.7 m/s、諧振管長(zhǎng)度為190mm時(shí)，實(shí)驗(yàn)中獲得諧振管末端最大的壓力振幅為16.0 kPa，為平均壓力的15.8％，頻率為500 Hz。在此聲場(chǎng)強(qiáng)度的驅(qū)動(dòng)下，PZT換能器的開(kāi)