基于驰振的压电能量收集器的仿真与试验

来源：机床与液压杂志2024年第23期北京时间：

作者：徐迎，滕燕，胡万兴，李兴旺

单位：南京理工大学机械工程学院；南京理工大学机械工程学院；南京理工大学机械工程学院；南京理工大学机械工程学院

摘要：为了对气动系统中气缸等执行元件排出的气体进行无背压能量回收，以压电陶瓷为核心部件，设计附有方形尾柱的菱形扰流柱压电能量收集器。利用ANSYS有限元仿真软件模拟射流气体激励下压电能量收集器的驰振响应，分析流固双向耦合过程压电能量收集器气动升力和振动位移变化规律。通过试验测试压电能量收集器的输出电压和功率。结果表明：当入射口压力为50 kPa、方形尾柱厚度为3 mm、扰流柱夹角为80°、入射口与扰流柱间距为30 mm、负载电阻为300 kΩ时，压电能量收集器的输出功率为215.67 μW，功率密度为90.77 W/m3，相比现有研究取得明显提升。

关键词：气动系统;压电陶瓷;流固双向耦合;能量收集器;驰振