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田小永

教授    博士生导师    硕士生导师

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广幅、宽频振动能量回收研究结果发表于APL

发布时间:2013-02-27
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2013-02-27
文章标题:
广幅、宽频振动能量回收研究结果发表于APL
内容:

        机械振动波广泛存在于周围环境,往往不但会引起噪声,还会带来减少机械设备、桥梁、建筑等的寿命等问题。如果能将广泛存在的振动能量进行回收转化成电能,不但可为其他设备供电,还能有效降低有害振动的强度达到隔振的效果。与光子晶体禁带类似,声子晶体是一种周期复合结构,也存在禁带。在禁带频率范围内的弹性波无法在该结构中传播。如果在声子晶体中人为的制造一个点缺陷,则在共振频率的波会被局限在点缺陷附近。只需在声子晶体缺陷位置植入压电材料,即可同时实现隔振和振动能量回收。研究分析了声子晶体结构材料与宽频带特性的关系,优化布拉格声子晶体的材料和结构配置。设计并制造声子晶体能量回收系统并研究其隔振换能特性,能够实现广谱、大空间分布的振动能量收集,同时与传统能量回收系统相比,其具有高效隔离宽频振动的特性。实验研究表明,如图2.8所示,与普通橡胶块做对比试验,而带缺陷声子晶体产生电压量的幅值为橡胶块的421倍,能量收集效率则是橡胶块的4212=177241,这是由于弹性波不仅局域在缺陷位置处,而且在共振频率附近发生共振而增强,从而获得更多的电能。