水流中涡激振动压电俘能器的实验装置及其使用方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109799396A(43)申请公布日2019.05.24(21)申请号201910055068.2(22)申请日2019.01.21(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人曹东兴丁相栋(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人沈波(51)Int.Cl.G01R29/22(2006.01)H02N2/18(2006.01)权利要求书4页说明书10页附图4页(54)发明名称水流中涡激振动压电俘能器的实验装置及其使用方法(57)摘要本发明公开了水流中涡激振动压电俘能器的实验装置及其使用方法，实验装置包括实验平台和实验所用的压电俘能装置。实验平台包括水槽支架、水槽、蜂窝器、阻尼网、泄水挡板、进水管和回水管等结构。水流从左往右依次流过进水区域，实验区域和泄水区域，可以通过进水阀门、回水阀门和泄水挡板调节水槽中水流流速，获得稳定的层流流场环境。压电俘能装置通过圆柱绕流体内嵌受激永磁铁引入非线性磁力，可以有效增大共振带宽即共振流速范围，能够在不同的流速范围内发生共振，满足实验的探究需要。本发明够有效模拟低流速稳定层流流场，准确调节流速，同时结合多种结构压电俘能装置，在不同流速下测得多种实验数据。CN109799396ACN109799396A权利要求书1/4页1.水流中涡激振动压电俘能器的实验装置，其特征在于：包括实验平台和实验所用的压电俘能装置；所述实验平台包括水槽支架(1)，水槽支架(1)上固定放置水槽(2)，水槽(2)包括三段区域，从左往右依次为分别进水区域，实验区域和泄水区域；水槽(2)的进水区域放置蜂窝器(3)和阻尼网(4)；水槽(2)的实验区域放置实验所用的压电俘能装置(8)，实验区域后段放置水流测速计(10)，水流测速计(10)通过夹持梁(9)悬挂在水槽内；水槽(2)的泄水区域放置泄水挡板(11)，直流推杆电机(12)垂直放置在水槽的泄水区域上方，并且直流推杆电机(12)的推杆末端与泄水挡板(11)连接；水槽(2)的泄水区域正下方放置储水箱(16)，储水箱(16)内分别放置抽水管(13)和回水管(14)，抽水管(13)通过水泵(15)将储水箱(16)内的水抽到进水管(6)内，进水管(6)的出水端放置在水槽(2)的进水区域内；进水管(6)和回水管(14)上分别安装进水阀门(5)和回水阀门(7)；所述的压电俘能装置包括结构一、结构二和结构三；所述结构一包括夹持在水槽(2)上的夹持梁(17)，螺杆(24)通过螺母(25)放置在夹持梁(17)的通孔中；在夹持梁(17)下面的螺杆(24)上放置带有通孔的上调距板(19)，夹具体(26)放置在螺杆(24)的最下端，夹持块(18)通过螺钉(27)将压电悬臂梁(20)夹持固定在夹具体(26)中；压电悬臂梁(20)自由端与圆柱绕流体(29)相接，圆柱绕流体(29)内部嵌入受激永磁铁(28)；上调距板(19)和下调距板(23)中间放置两根支撑杆(21)；激励永磁铁(30)通过磁铁夹具(22)分别安装在两根支撑杆(21)上；所述结构二包括夹持在水槽(2)上的夹持梁(33)，螺杆(31)通过螺母(32)放置在夹持梁(33)的通孔中，螺杆(31)末端放置夹具体(37)，夹持块(34)通过螺钉(36)将压电悬臂梁(35)夹持固定在夹具体(37)中；压电悬臂梁(35)自由端与圆柱绕流体(43)相接，圆柱绕流体(43)内部嵌入受激永磁铁(42)；所述结构二装置还包括夹持在水槽(2)上的夹持梁(41)，螺杆(39)通过螺母(40)放置在夹持梁(41)的通孔中，上调距板(44)和下调距板(47)中间放置两根支撑杆(45)，激励永磁铁(46)通过磁铁夹具(38)分别安装在两根支撑杆(45)上；所述结构三包括夹持在水槽(2)上的夹持梁(50)，螺杆(48)通过螺母(49)放置在夹持梁(50)的通孔中，螺杆(48)末端加工有一排调距通孔，夹具体(51)通过螺钉固定在螺杆(48)末端的调距通孔中；夹持片(52)通过螺钉将压电悬臂梁(53)夹持固定在夹具体(51)中，压电悬臂梁(53)自由端与圆柱绕流体(59)相接，圆柱绕流体(59)内部嵌入受激永磁铁(58)；所述结构三装置还包括夹持在水槽(2)上的夹持梁(57)，螺杆(55)通过螺母(56)放置在夹持梁(57)的通孔中，螺杆(55)下端放置带有通孔的上调距板(63)，上调距板(63)和下调距板(62)中间放置两根支撑杆(60)，激励永磁铁(61)通过磁铁夹具(54)安装在支撑杆(60)上。2.根据权利要求1所述的水流中涡激振动压电俘能器的实验装置，其特征在于：所述水槽(2)整体结构采用有机玻璃加工而成；所述蜂窝器(3)采用六