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中国是一个能源消耗大国,针对目前能源储量急剧降低的现状,相关部门提出大力倡导清洁能源的研发与利用,在自然界中存在着众多的清洁能源,如风能,地热能,太阳能,潮汐能等。此类清洁能源转化成电能成为本领域专家学者研究的重点。在电能转换方面关键在于如何设计自然界中清洁能源的俘能器以及能量转化器。俘能器要尽可能多的捕获自然界中的能量,通过转化器转化为电能,同时能量转化器需要进行合理的设计,提高能量的利用率,二者是是相辅相成的。
由于传统风能发电方式仅强调利用单一风向激励,并大多采用涡轮式结构,不可避免导致的风能利用率降低,且传动结构较为复杂,存在大量机械摩擦,导致可靠性降低,能量输出密度不高等缺点。通过查阅相关文献以及研究发现:方柱在流场中所受的作用包含驰振,涡激振动,颤振,其中最主要的是驰振,驰振一般发生在正方形、矩形、直角形等复杂不规则的非流线型截面的结构中。驰振产生的机理是由于升力曲线具有负斜率,所以说使得空气升力具有负阻尼作用,从而使结构能够源源不断地从外界吸收能量,从而形成类似颤振的发散振动现象。产生驰振的方柱随风速的,振动逐渐增大,选用方柱能提高发电效率。鉴于以上风力发电弊端以方柱驰振俘获风能的研究,本发明提出了一种基于全风向环境激励的风致振动压电发电装置,能够充分俘获自然界中各个方向的风能,通过对机械结构的合理设计,将俘获的风能转化为激励陶瓷压电片变形的力,最终实现风能转化为电能。