[發明專利]一種具有寬頻能量采集特性的渦振發電裝置

有效

• 申請號: 202010418171.1
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111706468B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 陳東陽;葛凌鵬;范廣恒;朱锃;紀智;胡家峰;張文宇;謝濤;王赟;王若楠;張悅;丁澤宇
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;F03D5/00;F03D13/20
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 馬進

本發明公開了一種具有寬頻能量采集特性的渦振發電裝置，包括發電機、齒條、非線性能量阱、空心圓柱和連接架；所述連接架安裝在空心圓柱的兩端；所述非線性能量阱和齒條安裝在連接架上；所述連接架的端部伸入非線性能量阱內；所述齒條和發電機的齒輪相嚙合。本發明通過非線性能量阱的設置，該非線性能量阱具有立方非線性的特點，能夠拓寬與之相連物體的頻帶，使之能夠在較寬的風速范圍下發生渦激振動，從而進行發電，解決了渦脫頻率時刻變化的問題；本發明直接將振動能量轉化為電能，結構簡單，能量損耗小。

技術領域

本發明涉及一種渦振發電裝置，具體地說是一種具有寬頻能量采集特性的渦振發電裝置，屬于流體力學、新能源發電領域。

背景技術

風能作為一種相對容易開發的新能源，取之不盡又綠色環保，近年來得到了相當快的發展。我國風能資源豐富，但是分布不均，風資源豐富的地區多位于沿海與山地及西北等偏遠地區，復雜的地形條件增加了風能利用的難度。作為目前利用風力發電的主要設備，風力機占地體積大，結構復雜，切入風速要求高，且難以小型化，難以利用微風發電，存在諸多的局限性。

當流體流過物體表面時，會在物體兩側交替地產生脫離結構物體表面的旋渦，旋渦脫離固體有一定頻率的。當這個頻率和固體的固有頻率接近時，就會產生共振，也就會渦激振動，渦激振動產生會導致物體振動，可以利用這一特性來發電。目前，利用渦激振動發電應用廣泛，但是用于發電物體的固有頻率固定，只能與某個確定流速下流過其表面產生的瀉渦頻率重合，從而激發渦激振動，利用渦振進行發電。但是自然界中，無論是風還是水等流體的流速都是時刻發生變化的，這嚴重限制了目前各種渦振裝置的應用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了種基于流固耦合渦激振動發電裝置，以解決現有技術中存在的渦脫頻率時刻變化的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種具有寬頻能量采集特性的渦振發電裝置，包括發電機、齒條、非線性能量阱、空心圓柱和連接架；所述連接架安裝在空心圓柱的兩端；所述非線性能量阱和齒條安裝在連接架上；所述連接架的端部伸入非線性能量阱內；所述齒條和發電機的齒輪相嚙合。

進一步的，所述非線性能量阱包括殼體、載框和導軌；所述載框安裝在殼體內；所述載框的上下兩側各安裝有一個錐形彈簧；所述載框的左右兩側各安裝有一個線性彈簧；所述錐形彈簧的一端安裝在內側殼體的頂端，另一端安裝在載框上；所述線性彈簧的一端安裝在內側殼體的側壁，另一端安裝在載框上；所述連接架安裝在載框上；與所述連接架相對的內側殼體上安裝有導軌；所述載框通過直線軸承安裝在導軌上。

進一步的，所述錐形彈簧通過托盤安裝在內側殼體的頂端和載框上；所述線性彈簧通過連接部件安裝在內側殼體的側壁和載框上。

進一步的，所述載框的左右兩側和內側殼體的側壁上設置有連接柱；所述連接柱通過銷軸與連接部件連接。

進一步的，所述殼體包括外殼和端蓋；所述端蓋上設置有矩形孔洞；所述連接架穿過矩形孔洞固定在載框上。

進一步的，所述裝置還包括旋轉底座和支架；所述支架固定安裝在旋轉底座上；所述非線性能量阱和發電機安裝在支架上。

與現有技術相比，本發明所達到的有益效果是：

本發明通過非線性能量阱的設置，該非線性能量阱具有立方非線性的特點，能夠拓寬與之相連物體的頻帶，使之能夠在較寬的風速范圍下發生渦激振動，利用渦激振動帶動發電機，消弱了渦脫頻率時刻變化的問題，進行發電；本發明直接將振動能量轉化為電能，結構簡單，能量損耗小。

附圖說明

圖1是本發明一種具有寬頻能量采集特性的渦振發電裝置整體結構主視圖；

圖2是本發明一種具有寬頻能量采集特性的渦振發電裝置結構拆解示意圖；