一種耦合諧振式聲能發(fā)電裝置的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、噪聲發(fā)電技術(shù)是新能源開發(fā)利用技術(shù)的主要研究方向之一,是世界各國研究的熱點(diǎn),特別是隨著近年來能源供應(yīng)壓力的增大,發(fā)展這種變廢為寶、無污染零排放的發(fā)電技術(shù)顯得尤為重要。
　　 基于此本文設(shè)計(jì)制作了一種基于聲電轉(zhuǎn)換單元的可集成聲能發(fā)電裝置,裝置主要由聲波導(dǎo)管和聲電轉(zhuǎn)換單元組成,其中聲電轉(zhuǎn)換單元由Helmholtz共鳴器和電磁式換能器耦合而成,通過聲波導(dǎo)管集成起來?？梢愿鶕?jù)裝置工作環(huán)境中噪聲源主頻頻帶設(shè)計(jì)裝置各部分的結(jié)構(gòu)尺寸使其達(dá)到最佳

2、耦合,且使裝置的共振頻率處于噪聲源的主頻頻帶內(nèi),則裝置工作時(shí)系統(tǒng)處于最佳諧振狀態(tài)。入射噪聲聲波在Helmholtz共鳴器內(nèi)聲壓被放大,被放大的聲壓作用于電磁式換能器振膜,帶動線圈做切割磁感線運(yùn)動,從而把聲能轉(zhuǎn)換為電能。
　　 基于聲能發(fā)電裝置的等效類比回路及聲波的傳播特性建立系統(tǒng)的理論模型。運(yùn)用MATLAB軟件對聲電轉(zhuǎn)換單元及整個(gè)系統(tǒng)的特性進(jìn)行了數(shù)值模擬,通過實(shí)驗(yàn)研究了入射聲波的頻率、入射聲壓、Helmholtz共鳴器的結(jié)構(gòu)尺寸

3、對系統(tǒng)性能的影響,并將數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比分析。
　　 結(jié)果表明系統(tǒng)的聲電轉(zhuǎn)換效果具有頻率選擇性,當(dāng)入射聲波的頻率達(dá)到系統(tǒng)的共振頻率時(shí)系統(tǒng)輸出電功率最大；入射聲壓值的大小不影響系統(tǒng)的共振頻率,系統(tǒng)的輸出電功率隨著入射聲壓的增大而增大:Helmholtz共鳴器的結(jié)構(gòu)尺寸對系統(tǒng)的共振頻率及聲電轉(zhuǎn)換效果都有一定的影響,當(dāng)裝置各部分尺寸達(dá)到最佳耦合時(shí)系統(tǒng)的輸出電功率能達(dá)到最大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果在本質(zhì)上達(dá)到了吻合,為聲能