亥姆霍兹共振式声电换能系统研究

摘要：

为了利用环境噪声进行发电,提出了一种基于亥姆霍兹共振效应的声电换能系统.声电换能结构将亥姆霍兹共振效应与压电效应相结合,采用多个亥姆霍兹共鸣器串联共振吸声,驱动压电陶瓷变形发电,通过信号转换与能量收集电路将电能存储.利用COMSOL软件的声固耦合模块、静电模块研究了声电换能结构的声学性能与电学性能.仿真结果表明,在亥姆霍兹共振频率附近传递损失最高可达10.47 dB,同时系统产生的电能也最大.试验结果表明,当声电换能结构工作于共振频率365 Hz时,产生的电压最大值为20 V,声电换能结构发电功率为3 mW,平均功率密度为13.58μW/cm3,能量转化效率为42.01％.该声电换能系统在噪声控制的同时实现了声电能量的转换与储存.

关键词：噪声、亥姆霍兹共振效应、压电效应、声电换能、声固耦合

所属期刊栏目：41

分类号：TM619;TB535(发电、发电厂)

资助基金：国家自然科学基金;山西省应用基础研究项目;山西省重点研发计划项目

在线出版日期：2022-06-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：231-237