【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于環境能源收集，具體涉及一種基于下游固定柔性板的環境能源收集方法。
技術介紹
1、柔性物體主要指在外力的作用下能夠產生較大變形的物體，其與周圍流體耦合作用的現象在自然界中普遍存在。魚類可以在水中自由游動，主要通過柔性軀體的擺動來提供充足的動力；鳥類可以在空中盡情翱翔，則是通過可彎曲翅膀的撲動來提供足夠的升力。在我們的日常生活中，柔性物體與周圍流體的耦合作用現象也十分常見，如風中的樹葉和旗幟，它們的板狀結構可在流動空氣的作用下劇烈擺動。人類的身體器官中也存在很多柔性物體和周圍流體耦合作用的實例，如打鼾和心臟瓣膜閉合等，相關研究可為疾病治療提供科學依據。工業生產中的印刷以及吹塑等與柔性物體的擺動也密切相關，通過抑制紙張和薄膜的振動，有助于生產效率的提高。
2、近年來，研究者們發現柔性板與流體之間的動量能量交換可應用于收集能量。實際工程應用中需要首先將來流動能轉化為柔性板彎曲擺動的應變能，然后通過柔性板表面粘貼的壓電材料進一步轉變為能量收集系統的電能。利用風或水等環境能源收集能量不會對自然產生污染且可再生。此外，通過壓電材料收集環境能源所得到的功率密度與其他可再生能源設備的功率密度相當。因此，上述能量收集方式可為長時間且不需人為干預的工作設備提供清潔可持續的能源。
3、對柔性板采取不同的固定方式會顯著影響柔性板的擺動振幅，進而影響能量收集效率。對于上游固定下游自由擺動的柔性板，臨界擺動速度較高且振幅較小，在水中更是難以擺動。上游放置鈍體誘導下游柔性板的較大振幅擺動不失為一種方法。然而，通過新的布置方
技術實現思路
1、為了克服現有技術的不足，本專利技術提供了一種基于下游固定柔性板的環境能源收集方法，基于某一固定長寬比的柔性板，分別采用上游固定和下游固定的方式開展實驗研究；通過柔性板瞬時彎曲變形輪廓擬合方法得到不同時刻柔性板的變形曲線；給出不同布置方式下柔性板隨來流速度增長的模態變化規律，及不同來流速度下的擺動振幅；對比兩種布置方式，若上游固定方式下的擺動振幅相比下游固定方式下的擺動振幅大，說明就能量收集來說上游固定方式更優，若上游固定方式下的擺動振幅相比下游固定方式下的擺動振幅小，說明下游固定方式更優；最終即可確定更優的環境能源收集布置方式。本專利技術解決了基于柔性板環境能源收集方法的固定方式選擇問題，梳理了基于倒置柔性板的環境能源收集方法流程，為實際新型風能或水能收集方法提供參考。
2、本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案如下：
3、步驟1：基于固定長寬比的柔性板，分別采用上游固定和下游固定的方式開展實驗；
4、步驟2：通過柔性板瞬時彎曲變形輪廓擬合方法得到不同時刻柔性板的變形曲線；
5、步驟3：給出不同布置方式下柔性板隨來流速度增長的模態變化規律及擺動振幅；
6、步驟4：對比兩種固定方式下的擺動振幅，最終確定更優的能量收集布置方式。
7、優選地，所述步驟1中柔性板長寬比大于1.5以保證柔性板的二維特性。
8、優選地，所述步驟2中柔性板變形輪廓識別根據原始實驗圖片的灰度分布給出，并通過多項式擬合得到柔性板的瞬時變形輪廓方程。
9、優選地，所述步驟3中由于實驗來流速度范圍限制，來流速度范圍控制在下游固定柔性板大振幅擺動流速范圍附近，相應速度范圍下，上游固定柔性板一致處于靜止狀態。
10、優選地，所步驟4中由于擺動振幅和能量收集效率成正比，僅通過對比擺動振幅即能確定更優的能量收集布置方式。
11、本專利技術的有益效果如下：
12、1.本專利技術創新性提出一種環境能源收集方法，該方法將傳統固定位置從上游移動到下游，并通過對比兩種布置方式下的擺動振幅，進而證實下游固定柔性板具有更優的環境能源收集能力。
13、2.本專利技術在證實下游固定柔性板具有更優環境能源收集能力基礎上，可通過對多個不同布置方式下的下游固定柔性板開展進一步研究，為實際收集風能或水能等環境能源時多個柔性板的布置方式和間距提供參考。
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1.一種基于下游固定柔性板的環境能源收集方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于下游固定柔性板的環境能源收集方法，其特征在于，所述步驟1中柔性板長寬比大于1.5以保證柔性板的二維特性。
3.根據權利要求2所述的一種基于下游固定柔性板的環境能源收集方法，其特征在于，所述步驟2中柔性板變形輪廓識別根據原始實驗圖片的灰度分布給出，并通過多項式擬合得到柔性板的瞬時變形輪廓方程。
4.根據權利要求3所述的一種基于下游固定柔性板的環境能源收集方法，其特征在于，所述步驟3中由于實驗來流速度范圍限制，來流速度范圍控制在下游固定柔性板大振幅擺動流速范圍附近，相應速度范圍下，上游固定柔性板一致處于靜止狀態。
5.根據權利要求4所述的一種基于下游固定柔性板的環境能源收集方法，其特征在于，所步驟4中由于擺動振幅和能量收集效率成正比，僅通過對比擺動振幅即能確定更優的能量收集布置方式。
【技術特征摘要】
1.一種基于下游固定柔性板的環境能源收集方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于下游固定柔性板的環境能源收集方法，其特征在于，所述步驟1中柔性板長寬比大于1.5以保證柔性板的二維特性。
3.根據權利要求2所述的一種基于下游固定柔性板的環境能源收集方法，其特征在于，所述步驟2中柔性板變形輪廓識別根據原始實驗圖片的灰度分布給出，并通過多項式擬合得到柔性板的瞬時變形輪廓方程。...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡耀威，尹晉濤，洪正，易楠，薛棟，袁秦魯，袁先士，蔣勝矩，
申請(專利權)人：西安現代控制技術研究所，
類型：發明
國別省市：
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