翼型壓電能量收集器在耦合顫振和渦激振動下性能增強
抽象
本文設計了一種新型翼型型顫振壓電能量收集器，用于變換振動模式，提高收集性能。襟翼首先由襟翼彈簧杆限制，并以較小的角度圍繞襟翼軸進行扭轉運動。
同時，當襟翼彈簧杆被移除時，襟翼不受限制，自由旋轉，并導緻振動模式的轉變。首先推導了收割機系統流-固-電耦合場的數學模型，然後建立了多實體場耦合場的仿真模型，最後搭建了風洞實驗裝置。從理論、數值和實驗上研究了襟翼運動和結構參數對流場、振動特性和收獲性能的影響。
結果表明，在較小的襟翼阻尼系數下，收割機系統的振動模式從顫振轉變為渦激振動;流場驗證渦流是否在襟翼的後緣脫落，并發生振動模式變換。随着氣流速度的增大，無限制的襟翼先發生顫振，然後發生渦旋引起的振動，提高了收獲性能。
無限制的襟翼、無節距遊隙和較小的切入剛度系數降低了速度的顫振起始，增強了氣動彈性振動，進而提高了收割性能。
收割機系統“無限制和 0 mm”的最大插拔幅度為 077.36 m，輸出電壓為 83.5 V，輸出功率為 43.1 mW，速度為 14.39 m/s 和 278 N/m。“無限制和1 mm”的最大輸出功率增強比“限制和零”高727.4%。設計的收割機可以直接為 14 個 LED 供電，并間接為 LED 供電 5 秒。
本研究為設計更高效的壓電能量收集器以促進低功耗無線傳感器系統的實際利用提供了重要基礎。
介紹
振動能量收集器被認為是替代化學電池的強大潛在能力，用于驅動低功耗無線傳感器系統的整個使用壽命，通常放置在偏遠或難以接近的地方[1，2]。
電流轉換機制通常包括壓電[3]，[4]，[5]，電磁[6，7]，靜電[8，9]和摩擦電[10，11]。
由于功率密度高、生産友善、成本低等無可比拟的優勢，壓電能量收集器近幾十年來受到廣泛關注[12]，[13]，[14]。
壓電能量采集器的研究主要集中在強迫振動[15，16]和流體誘導振動[17]，[18]，[19]。其中，自然界中的流體誘導振動模式包括渦旋誘導振動（VIV）[20，21]、馳騁誘導振動（GIV）[22，23]和顫振誘導振動（FIV）[24，25]。
該顫振比其他顫振具有更大的振幅、周期性和發散振動，這在過去幾十年中引起了廣泛的關注[26，27]。
為了增強氣動彈性振動和提高收割性能，還采用了耦合振動模式，包括FIV和基振、VIV和基振以及GIV和基振[39，40]。
Dai等人[41]設計了一種壓電能量收集器，以同時利用來自基礎激勵和VIV的能量，與使用兩個獨立的收集器相比，它獲得了150%的收集功率。Sun等人[42]設計了一個燈泡橫截面圓柱體，用于有效收集風能，并在193.2 m / s的方形橫截面虛張體上獲得了95%的功率提升率。
此外，當襟翼或控制面附着在翼型的後緣時，帶有翼型和襟翼的壓電能量收集器可能發生三次自由度俯仰襟翼運動[49，50]。一些學者利用三自由度運動設計了更高效的收割機系統，提高了采收性能。
Wu等[51]設計了一種基于俯仰-跳線-引線差翼型耦合的壓電能量收集器，得到跳躍運動的輸出功率大于超前滞運動的輸出功率。Al-Mashhadani等人[52]研究了翼型-襟翼-片典型截面的氣動彈性振動，得到俯仰和俯沖幅度下降，而襟翼和片形響應幅度在頻率響應跳躍時增加。
Dias等人[53]設計了三個同時使用壓電和電磁轉導的自由度氣動彈性混合收割機，并獲得了氣動彈性參數對速度和輸出功率的顫振開始的影響。
田等[54]提出了一種附着在後緣襟翼上的三自由度運動顫振壓彈性能量采集器，并研究了采收機系統的結構參數和氣流速度對輸出特性的影響。
結論
本文提出了一種新型氣動彈性壓電能量收集器，在耦合顫振和渦激振動作用下具有尾緣襟翼，用于改變振動模式，提高收集性能。
襟翼連接配接到翼型的後緣，并受到襟翼彈簧杆的限制。當襟翼彈簧杆被移除時，襟翼不受限制，可以自由旋轉。具有限制和限制的壓電能量收集器的
參考文獻 （54）
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帶後緣襟翼的壓電彈性能量收集器性能研究
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