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国家自然科学基金(50875057): 作品数：23 被引量：207H指数：9; 相关作者：陈维山谢涛单小彪袁江波刘军考更多>>; 相关机构：哈尔滨工业大学东北林业大学西安交通大学更多>>; 发文基金：国家自然科学基金哈尔滨工业大学科研创新基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>; 相关领域：电气工程电子电信自动化与计算机技术航空宇航科学技术更多>>

悬臂梁单晶压电发电机的实验被引量：24: 2009年; 建立了悬臂梁单晶压电振子的发电测试系统,针对压电晶体与磷青铜基板材料的厚度比对单晶压电振子输出电压的影响进行了有限元分析,得出了压电晶体与磷青铜基板材料的最佳厚度比并进行了实验验证,同时对具有最佳厚度比的单晶压电振子进行了压电发电能力测试。研究结果表明,当压电晶体与磷青铜金属基板的最佳厚度比为0.5时,单晶压电振子的输出电压最大,有限元分析与实验结果基本吻合。单晶压电振子输出电压随着负载的增大而增大,而输出功率并不随负载的增大而增大。压电振子存在一个最佳负载,当负载与压电振子内阻相匹配时,输出功率最大,能量转化效率最高。单晶压电振子在负载为50 kΩ时,输出电压最大可达5.4 V;当负载电阻为10 kΩ时,负载与压电振子内阻匹配良好,输出功率达到最大为1.18 mW,产生的能量能满足网络传感器等低耗能电子产品的供能需求。; 袁江波单小彪谢涛陈维山; 关键词：压电发电机有限元分析

压电俘能器涡激振动俘能的建模与实验研究被引量：16: 2016年; 针对微机电系统和传感器等低能耗电子产品的持续供能问题,提出了一种涡激振动式压电俘能器。该俘能器由压电悬臂梁和末端圆柱体组成,结构简单,可在较低水流流速下产生涡激共振,得到较大的能量输出。通过数学建模和实验测试的方法,研究了水流速度和外接电阻对压电俘能器振动和俘能的影响规律。实验结果表明:压电俘能器的振动频率随流速的增大而增大,振动幅值在涡激共振时最大,输出功率受流速和外接电阻两者影响,较小外接电阻适合较高流速,较大电阻适合较低流速,压电俘能器在涡激共振处可获得最大的能量输出,当外接电阻为0.5 MΩ、流速为0.41m/s时,实验测试得到了8.3μW的最大输出功率。数值分析结果与实验测试结果吻合较好,验证了数学模型的正确性。; 宋汝君单小彪李晋哲谢涛; 关键词：水流涡激振动

复合型悬臂梁压电振子振动模型及发电试验研究被引量：29: 2010年; 单悬臂梁压电振子俘获环境中振动能时,对环境振动频率敏感且频带有限,在谐振频率与环境振动频率不匹配的情况下,会导致压电振子俘能效率低下。基于此,设计复合型悬臂梁压电振子并建立其振动模型,采用激光测振仪对复合型悬臂梁压电振子进行扫频测试。研究结果表明,复合型悬臂梁压电振子谐振频率范围为56～72Hz,与理论分析结果基本吻合,试验验证了理论模型的正确性。相比于单悬臂梁压电振子,复合型悬臂梁压电振子有效地拓宽了其谐振频带,易于实现与环境振动源振动频率匹配以提高压电发电效率。在此基础上,进行复合型悬臂梁压电发电装置的发电能力测试,在负载为820?,工作频率为60Hz时最大输出功率达到4.9mW,产生的能量能够满足网络传感器等低耗能微电子产品的供能需求。; 袁江波谢涛单小彪陈维山; 关键词：压电发电频带

Resonant frequencies of a piezoelectric drum transducer被引量：6: 2009年; This paper presents a piezoelectric-metal structure called a drum transducer. An equation for calculating the resonance frequency of the drum transducer is obtained based on thin plate elastic theory of piezoelectric and metal material combined with the Rayleigh-Ritz method. The finite element method (FEM) was used to predict the excitation frequency of the drum transducer. To verify the theoretical analysis, the input impedance characteristic of the drum transducer was measured using an experimental method. The results obtained from theoretical analysis were in very good agreement with those from the FEM and experimental results. The effect of geometrical changes to the thick-walled steel ring of the drum transducer at the first resonance frequency is also described. The calculated results were found to be in good agreement with the FEM results. The results indicate that the first resonance frequency of the drum decreases with the increasing inner diameter of the thick-walled steel ring.; Jiang-bo YUANTao XIEXiao-biao SHANWei-shan CHEN; 关键词：PIEZOELECTRIC

悬臂梁单晶压电振子发电的理论建模与仿真被引量：19: 2010年; 为了解决电池为低功耗电子产品供能存在的诸多问题,对悬臂梁单晶压电振子的发电能力进行了研究.根据压电理论和热平衡原理,建立悬臂型单晶压电振子发电能力的数学模型,并对金属基板材料、基板厚度与压电片厚度对压电梁发电能力的影响进行了数值模拟与有限元仿真分析.研究结果表明,建立的数学模型与有限元仿真分析结果一致,压电片与基板材料存在一个最佳厚度比使得压电振子的输出电压达到最优,且最佳厚度比随着基板材料弹性模量的增大而增大,当基板材料分别为铝、磷青铜、多晶硅和钢时,单晶压电振子所对应的最佳厚度比分别为0.4、0.5、0.55和0.65,最后对以磷青铜为基板材料的压电振子进行了实验测试.实验结果表明,当压电片与基板厚度比为0.5时,压电振子输出功率最大,验证了理论分析的正确性.; 单小彪袁江波谢涛陈维山; 关键词：发电能力有限元分析

弯振复合型超声驱动器振动特性研究: 作者在前期研究中提出了一种新型的弯振复合型超声驱动器,该驱动器采用压电金属复合梁两个空间同型正交弯振模态的复合,在两个驱动足处激励出椭圆轨迹振动,最终通过驱动足与动子之间的摩擦耦合实现了直线驱动输出。本文在前期研究成果的...; 刘英想陈维山杨小辉刘军考; 文献传递

不同截面形状悬臂梁双晶压电振子发电能力建模与实验研究被引量：21: 2010年; 为了研究截面形状对悬臂梁双晶压电振子发电能力的影响,根据压电方程和热平衡原理分别建立了截面形状为矩形、梯形和三角形悬臂梁双晶压电振子压电发电的数学模型,对截面形状对压电梁发电能力的影响进行了数值模拟与有限元仿真分析,并进行了实验验证。研究结果表明,在相同压电材料体积下,三角形压电振子最大输出功率为4.5mW,约为矩形压电振子的3.3倍,三角形压电振子相比于矩形和梯形压电振子具有更大的发电能力,可有效提高有限体积下压电振子的输出特性。; 单小彪袁江波谢涛陈维山; 关键词：发电有限元分析

鼓形俘能器的有限元分析被引量：1: 2009年; 以压电方程和弹性材料的本构方程为基础,建立了鼓形俘能器机电耦合有限元模型。采用有限元分析软件对鼓形俘能器进行仿真分析,并得出鼓形俘能器结构参数的变化对其性能的影响。仿真结果表明,为了提高俘能器的俘能性能,在符合加工工艺要求和其他特性的前提下,应尽量增大鼓形俘能器钢环内径,限制压电陶瓷(PZT)的直径和厚度,而钢环厚度对其性能影响较小。在此基础上研制了鼓形俘能器,并进行了实验研究,实验结果与仿真结果基本吻合。; 谢涛袁江波单小彪陈维山; 关键词：压电有限元分析

A Ring Type Standing Wave Ultrasonic Motor Using Bending Transducer: A ring type standing wave USM using bending transducer is proposed. The transducer includes one exponential ho...; Yingxiang Liu; 关键词：FEM

空间润滑装置高压雾化喷嘴的喷雾特性被引量：2: 2011年; 为解决航天器在空间轨道运行时润滑失效的问题,将高压直射式雾化喷嘴应用到空间润滑领域,利用流体动力学软件CFD-ACE+2009,建立了直射式雾化喷嘴气液两相流模型,在此基础上,对润滑油喷雾流的生成过程进行数值模拟,并考察了喷嘴处液体流动速度及压力的分布情况.通过2种高粘度液体NYE 2001、Krytox 143AB与柴油的对比,分析了液体物理参数对液体内部压力传递及流速变化的影响.数值模拟结果表明:航空润滑油NYE 2001的高粘度严重阻碍入口压力的传递,当入口压力为15 MPa时,1 mm长的喷嘴末端压力下降到0.42 MPa,降幅达到97.2%;过高的液体粘度和过长的喷嘴,对液体喷雾流的形成产生不利影响.; 盛明伟陈维山刘军考; 关键词：空间润滑气液两相流高粘度

国家自然科学基金(50875057)

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