基于驰振和涡激振动的压电俘能器非线性特性分析与实验研究

目录

声明

1 绪论

1.1 研究意义及背景

1.2 流致振动的研究现状

1.2.1 圆柱涡激振动的研究现状

1.2.2 非圆柱体的驰振研究现状

1.3 流致振动能量转化的研究现状

1.4 压电俘能器研究现状

1.4.1 压电俘能器的应用前景

1.4.2 压电俘能器数学模型研究现状

1.4.3 压电俘能器实验研究现状

1.5 论文主要研究内容及组织结构

2 驰振压电俘能器几何非线性分布参数模型的建立及结构量纲分析

2.1 压电俘能器数学模型

2.1.1 几何非线性模型

2.1.2 特征值分析

2.2 机电解耦及模态比较

2.2.1 机电解耦

2.2.2 模态比较

2.3 几何量纲分析

2.3.1 质量块长度和宽度的选择

2.3.2 梁的长度及梁的长宽比对系统的影响

2.3.3 悬臂梁长宽之比与厚度对系统的影响

2.3.4 悬臂梁厚度和压电层厚度对系统的影响

2.3.5 压电层厚度、长度与梁长度之比对系统的影响

2.4 本章小结

3 具有电感-电阻电路的驰振压电俘能器非线性特性分析

3.1 驰振压电气动弹性系统的建模

3.1.1 压电俘能器数学模型

3.1.2 机电解耦

3.1.3 位移及采集功率

3.2 非线性分析

3.2.1 电阻尼（EDHB）和电感（IHB）对应的Hopf分岔

3.2.2 串联电路的IHB双实根解

3.3.3 并联电路的IHB双实根解

3.3 Hopf分岔

3.3.1 电阻尼

3.3.2 电感

3.4 结果分析

3.4.1 电感对串联电路的影响

3.4.2 电感对并联电路的影响

3.5 本章小结

4 明渠流低速水流压电俘能器实验研究

4.1 明渠流水槽和压电俘能器测试系统

4.1.1 明渠流水槽

4.1.2 压电俘能器及测试系统

4.2 实验结果及分析

4.2.1 外载电阻对圆柱、三棱柱压电俘能器采集功率的影响

4.2.2 不同截面形状的质量块压电俘能器采集功率随水流流速的变化

4.2.3 尾流对压电俘能器采集功率的影响

4.3 本章小结

5低速水流压电俘能器建模和解析研究

5.1 涡激振动和驰振压电俘能器数学模型

5.1.1 压电俘能器数学模型

5.1.2 涡激振动（VIV）力

5.1.3 驰振力

5.1.4 控制方程及边界条件

5.2 机电解耦及采集功率

5.2.1 特征值分析

5.2.2 涡激振动（VIV）模型机电解耦

5.2.3 驰振模型机电解耦

5.2.4 起始流速和采集功率

5.3 结果分析及讨论

5.3.1 模型确认

5.3.2 电阻、流速和质量块质量对压电俘能器性能影响

5.4 本章小结

6 研究总结与展望

6.1 论文的主要研究工作总结

6.2 论文的主要创新点

6.3 研究工作展望

致谢

参考文献

攻读博士学位期间主要研究成果