一种压电发电机流体动力声源激振方法

摘要

本发明提供一种压电发电机流体动力声源激振方法，利用气流流过管道后气流产生的变化特性和声波在空腔、管孔内传播引起结构振动的特性，提供了一种新型的无活动零件的气流致声压电发电强制振动装置，具有机械自调制气流激发流体动力声源的非线性振动机械系统，满足汽车、无人驾驶车辆、武器应用系统、航天航空系统、机器人、城市或小区照明等各种领域的应用系统自供电的需求，充分利用清洁的可再生能源，具有重要的理论价值和工程指导意义。

主权项

一种压电发电机流体动力声源激振方法，其特征在于：一个等截面环隙进气口：提供狭窄状侧隙，具有流态转捩快、趋于均匀快、整流作用明显、气流速度均匀对称恢复能力强等优点，转捩点紧靠进气口；一个维多辛斯基喷嘴：提供进气道内速度场发展分布均匀快的湍流、喷嘴出流口形成旋涡脱落诱发脉动压力场的喷注，能够提高喷嘴的工作效率；一个流体动力声源：在喷嘴、空腔和声管三者之间的耦合作用下，旋涡脱落的脉动压力场冲击突变截面声管口部尖棱，产生边棱音，形成较高频、小振幅流体动力声源，并且旋涡脱落频率被声波频率所俘获，为压电换能器提供稳定的振动频率；一个气流致声强制振动机构：突变截面收缩声管和周边固定压电片构成的强制振动结构，使旋涡诱发的声波全反射叠加，在声管内合成声压振幅达到极大值形成驻波，放大声强，提高振动频率和压电换能器的输出电能；外部气流经过等截面环隙进气口、维多辛斯基喷嘴的气流调节，在近管口处迅速转捩为湍流，使得在一个收缩喷口能够形成喷注，诱发旋涡和脱落现象，产生周期性“卡门涡街”压力场，在一个带尖棱的突变截面声管口部生成边棱音，经声管反射的声波在收缩喷口与“涡街”耦合，发生旋涡脱落频率被反射声波频率所俘获的现象，声波声强被放大并很快在声管内合成稳定的驻波，压电换能器和驻波谐振；在声波到达压电换能器之前放大了声源频率，在相同的时间内能够产生更多的振动，从而使得压电换能器的输出电能最大，提供几十至几百毫瓦电功率。