基于水能量采集的微型发电机的研究-机械工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者：  日期： 年 月 日 学位论文使用授权声明 本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。 根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州 大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学 位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑 州大学。必威体育官网网址论文在解密后应遵守此规定。 学位论文作者： 日期： 年 月 日 摘要 摘要 摘要 近年来，随着人类社会经济的飞速发展，随之而来的能源危机、环境污染 等问题已日益成为社会进一步发展的巨大挑战。为应对这些挑战，研究者已从 宏观和微观领域对此类问题展开了大量的科学研究。基于不同的物理效应，研 究者提出了许多解决思路，其中基于热释电效应和摩擦电效应的新型能量采集 系统也得到了广泛的研究。本文重点研究了基于 PVDF 的微型热释发电机和基 于热释电效应和摩擦电效应复合的微型发电机的基本原理、结构设计、有限元 仿真和性能实验，主要研究工作如下： 1. 分析了当前解决能源问题的各种途径及其国内外研究现状，从宏观和微 观角度对当前主要解决方法的优缺点进行了比较，为采用热释电和摩擦电效应 设计微型发电机提供了借鉴意义。 2. 分析了热释电和摩擦电效应的原理，探讨了热释电和摩擦电效应在能量 采集方面的应用，为设计微型发电机奠定了初步的理论基础。 3. 设计了一种基于 PVDF 热释电效应的微型发电机。根据热释电效应和常 见热释电材料的特点，选定 PVDF 材料作为微型发电机的材料；根据热释电效 应的特点，结合工艺要求，完成了基于 PVDF 热释电效应的微型发电机的结构 设计和相关能量采集电路设计。 4. 采用 COMSOL Multiphsics 有限元仿真软件对微型热释电发电机进行了 有限元分析。对所设计的微型热释电发电机的性能进行了仿真，从理论上验证 了微型热释电发电机的可行性。 5. 设计并搭建了微型热释电发电机的相关测试实验平台，完成了微型热释 电发电机的性能测试，从实验角度，验证了微型热释电发电机的可行性。 6. 初步完成了一种基于热释电和摩擦电复合微型发电机的相关研究。针对 热释电发电机和摩擦电发电机的优缺点，提出了基于热释电和摩擦电复合微型 发电机的构想；完成了复合微型发电机的材料选择；结合工艺要求，完成了复 合微型发电机的结构设计；完成了复合微型发电机实验平台的搭建，并进行了 复合微型发电机的性能测试实验；实验验证了基于热释电和摩擦电复合的微型 发电机的可行性，为复合微型发电机的发展提供了有价值的参考。 关键词：微型发电机，PVDF，热释电效应，摩擦电效应，有限元分析 I Abstract Abstract Abstract In recent years, with the rapid development of human economy and society, the resuing energy crisis, environmental pollution and other issues have increasingly become the great social challenges for further development. To address these challenges, a large number of scientific issues have been done by researchers from the macro and micro areas. Based on different physical effects, researchers have proposed a number of solutions, new energy collection systems based on pyroelectric effect and triboelectric effect have also been investigated through extensive researches. This paper focuses on the basic principle, stru