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国家自然科学基金(51105234): 作品数：11 被引量：32H指数：3; 相关作者：杜小振张龙波张燕赵继强曾庆良更多>>; 相关机构：山东科技大学中国石油大学（华东）大连理工大学更多>>; 发文基金：国家自然科学基金中国博士后科学基金山东省科技发展计划项目更多>>; 相关领域：电气工程天文地球机械工程水利工程更多>>

环境振动宽频采集微电源技术研究现状被引量：2: 2016年; 环境振动能量收集装置替代传统化学电池为低功耗系统供能具有诸多优点,分析表明其输出功率仅在谐振状态输出高电能,受环境频变影响较大。拓宽采集设备谐振频带、匹配环境随机振动频率对提高输出功率更具实际意义。研究结果表明,系统拾振敏感结构的悬臂梁刚度和有效振动质量是影响微电源系统固有频率的关键因素,当前调频方式主要分为机械和电气两种,并具体阐述了实现方式,包括改变振动体结构、附加外力作用、多频组合型结构和拓宽工作频带等。探讨了频带拓宽方法的优缺点及其环境适用性,提出了实用高效宽频振动发电新技术。; 杜小振张龙波于红; 关键词：固有频率微电源环境振动

磁力调频压电电磁复合发电设计与实验被引量：8: 2016年; 开展了基于环境振动发电作为微电源弥补传统化学电池供能缺陷的研究。基于非线性磁力调频开发了低宽频振动能采集压电电磁复合发电系统。介绍了发电装置工作原理;利用ANSYS和Ansoft Maxwell有限元分析软件仿真分析了压电和电磁发电的输出特性;最后,搭建了压电电磁复合宽频发电装置实验测试系统,测试了发电系统在磁力自调过程中的输出特性。实验结果显示：复合发电系统在谐振频率60Hz时输出开路电压峰值为5.8V,高于压电系统（5.5V）和电磁系统（410mV）独立发电的开路电压峰值。施加磁力拓宽装置后,当压电悬臂梁沿竖直方向上下移动0~15mm时,系统适应谐振频带拓宽为45~76Hz;悬臂梁沿水平方向平移0~30mm时,谐振频带拓宽为51~70 Hz。结果表明仿真分析与实验测试结果吻合很好。该宽频带能量采集技术可用于低频振动环境的能量采集,可在频变环境中为微型低功耗系统提供低电能。; 杜小振张龙波于红; 关键词：压电发电微电源

浮标式波浪能压电发电技术研究被引量：10: 2014年; 为了实现航标等海洋监测传感网络节点利用海洋供能,提出一种新型振荡浮子式波浪能压电发电装置。首先给出波浪能压电发电装置整体机构,然后结合微幅波理论、弗汝德-克雷洛夫假定法以及压电效应理论导出在波浪力作用下压电叠堆输出负载电压曲线。在海水深度5 m、浪高0.1 m、波数为0.64的海洋环境中,取垂直绕射系数1.1,设计浮体直径2 m,计算分析浮标获得最大波浪力1 500 N,比较分析了串联和并联两种安装模式的压电叠堆发电产生的电压曲线,并联压电叠堆输出功率达到53.7μW,可以为海洋监测无线传感网络节点供能。; 杜小振赵继强王一然朱文斗张燕; 关键词：浮标波浪发电凸轮压电效应

电磁发电微电源结构设计与输出电能的动态仿真分析被引量：3: 2013年; 首先研究了微型电磁发电微电源输出能量理论分析模型,通过理论分析得到感应线圈匝数及导线横截面半径的最优尺寸。然后利用Ansoft Maxwell软件建立了微电源结构仿真模型,通过仿真分析计算得到不同方向上电磁感应强度B的变化规律以及永磁体振子与感应线圈在不同相对位置下所产生感应电动势的变化曲线。仿真分析结果同时表明:当永磁体振子与感应线圈相对距离为1.25 mm时,线圈产生最大感应电动势2.65 mV,最大输出功率为0.6626μW,本文的建模与仿真分析过程将为电磁发电微电源结构的整体结构设计和制作提供依据。; 杜小振王刚卞丰; 关键词：结构优化动态仿真

振荡水柱驱动压电发电理论建模分析: 2019年; 振荡水柱(OWC)驱动压电发电装置采用振荡水柱波浪能转换装置与复合圆形压电陶瓷片结合,主要由箱体、振荡水柱、压缩空气柱和复合圆形压电陶瓷片组成。首先基于线性波理论,采用三维Green函数法建立气室内水气动力学性能的空气压强理论计算模型,利用多维切比雪夫多项式求解气室内压强;其次根据压电陶瓷发电理论,结合材料力学的基础理论,建立圆形压电振子受压强作用的数学模型,进行受力分析和变形分析,得到复合压电振子的能量输出。振荡水柱驱动压电发电理论建模,实现数值模拟波浪能向电能的转换,为海面无线传感网络节点、小功率设备等持续供电装置的设计提供理论依据。; 杜小振张燕文傲朱文斗于红; 关键词：波浪能压电发电微电源

谐振频率转换机制振动能采集器研究进展: 2018年; 环境振动能采集器可为低功耗系统提供绿色环保、可再生能源,具有寿命长久、能量密度高、微型、易集成等优势。能量采集环境具有随机振动频率低、频域广、振源幅值小且多方向性等特点,频率转换机制可有效解决采集器与环境振动频率不匹配问题,提高其能量转换效率。发电装置中的拾振结构频变方式主要分为接触式和非接触式,具体操作方法包括直接或间接碰撞拾振体、驱使振动体形变、磁力耦合调频等。综合比较了各类频率转换机制的优缺点及其实用性,指出了低宽频、高效能、智能化是未来振动能采集微电源的研究趋势。; 杜小振张龙波曾庆良; 关键词：低功耗系统微机电系统

OWC波浪能采集气室内水动力学压强分析被引量：2: 2016年; 振荡水柱(Oscillation Water Column,OWC)是近年来发展较快的波浪能采集技术,该装置主要由箱体、振荡水柱和压缩空气柱组成,而波浪在气室内产生的压强对能量转换效率等起到决定作用。结合三维侧向开口的振荡水柱波能转换装置,基于线性波理论,采用三维Green函数法建立了气室内水气动力学性能的空气压强理论计算模型,利用多维切比雪夫(Chebyshev)多项式求解,计算结果精度高,能够准确表达波浪和结构设计参数对气室内压强影响。依据理论计算模型分析了波浪周期、波长、吃水深度、入射波幅等参数对气室内压强作用。; 杜小振张燕朱文斗文傲赵继强

微型压电电磁振动能采集器设计制作工艺研究被引量：3: 2016年; 为收集环境中普遍存在的振动能,设计了一种微型压电电磁式振动能量采集器,研究系统设计参数对输出功率的影响因素。依据压电电磁集成发电工作原理设计了复合采集器,建立能量转换的理论计算模型分析压电电磁复合发电系统的输出功率及其与感应线圈高度的关系,分别讨论了压电和电磁独立发电系统和集成发电系统等的输出功率及其相互关系。经反复试验确定了微电源集成制作流程。; 杜小振曾祥伟关乐张然张龙波; 关键词：压电发电微电源

振荡水柱式波能转换系统气室压强理论研究被引量：1: 2017年; 振荡水柱式波能发电系统中波能转换主要结构气室能将入射波能转换为往复振荡的空气动能从而实现能量一次转换,该过程的气室压强研究对发电系统设计具有重要意义。因此针对"引浪板"和"引浪通道"的三维侧向开口固定式振荡水柱波能转换系统,采用三维Green函数法建立了气室内水气动力学性能的压缩空气压强理论计算模型。计算时为了满足压强与速度连续条件,响应脉动源与扰动脉动源两者在交界面上需要相互匹配;同时为了能够精确快速地求解三维Green函数,采用了多维切比雪夫(Chebyshev)多项式和渐近展开式快速近似计算方法。计算结果表明所用方法简单可靠,同时计算结果可应用于振荡水柱波能发电系统性能预测及相关问题研究。; 杜小振赵继强张燕朱文斗曾庆良; 关键词：气室波浪能

离岸式振荡水柱气室参数CFD优化设计被引量：2: 2016年; 采用计算流体动力学分析(CFD)技术研究离岸式振荡水柱波能转换装置的设计参数优化问题。首先,借助FLUENT软件用户自定义函数功能(UDF)并运用动边界造波及多孔介质消波方法建立基于线性波浪理论的二维数值波浪水槽,然后,将水槽的分析方法应用于振荡水柱气室仿真研究。结果表明:离岸式振荡水柱气室在发生共振时转换效率最高,气室内液面升降幅度随着波能转换装置的前墙入水深度、厚度以及气室宽度的减小而产生较明显的增大;相对于前墙尺寸,气室宽度对波能转换装置的能量转换功率影响较大。; 杜小振朱文斗张燕张龙波刘叙强; 关键词：FLUENT CFD

国家自然科学基金(51105234)

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