李 霞,许云威,刘本学,苏宇锋,田海港

(郑州大学 机械与动力工程学院,河南 郑州 450001)

0 引言

随着物联网与人工智能的快速发展以及5G的日益普及,微机电系统的供能问题越来越重要[1]。利用流致振动能量俘获技术收集自然环境中的振动能量,进而转化为电能,为微机电系统自供能提供了一种潜在的技术途径[2-3]。流致振动中驰振是一种自激励、等幅值的气动弹性现象,当风速超过某一临界值时,会发生驰振,振动幅值随着风速的增加而增加[4]。因其具有较宽的频带和较大的振动幅值等优势而受到学者的广泛关注[2,5]。Javed等[6]采用分布参数模型研究了不同气动载荷对驰振俘能器的影响。Sobhanirad等[7]推导出一种驰振俘能器方程,通过谐波平衡法得到俘能器的周期响应。Zhao等[8]通过实验研究了结构参数对方柱钝体驰振俘能器输出特性的影响发现,随着钝体质量的增加,临界风速上升,俘能功率下降。

由于俘能器钝体结构表面特性会对钝体承受空气绕流时的气动力响应产生影响,许多研究者通过在钝体表面放置附件或在钝体表面挖槽对其展开相关研究[9-10]。Hu等[9]实验研究了在圆柱钝体不同角度θ位置上分别安装圆形、三角形和方形截面形状的附件对涡激振动俘能器的影响,结果表明,在θ=60°处安装三角形附件能够消除圆柱涡激的“锁频”现象。Ding等[10]将两根对称的鳍形杆安装在圆柱上,得到俘能器的最大俘能功率是光滑圆柱的25.5倍。Siriyothai等[11]研究了V型槽深对驰振俘能器性能的影响,结果表明,在风速9 m/s下,槽深比为0.25的俘能器最大输出功率为15.24 mW,是普通方柱钝体驰振俘能器输出功率的1.34倍,驰振临界风速降低。……