[发明专利]一种基于压电薄膜涡激振动的管道增强传热与采集电能装置

摘要

本发明涉及一种基于压电薄膜涡激振动的管道增强传热与采集电能装置，包括流体通道和压电薄膜，沿流体通道来流方向，所述压电薄膜的尾端夹持固定在流体通道内，前端在流体作用力与自身抗弯刚度产生的回复力的作用下产生周期性涡激振动，振动的压电薄膜的尾迹流场中产生逆卡门涡街和高速冲击管道壁面的射流，实现增加管道传热的目的，同时利用压电效应将涡激振动产生的应变能转化为电能。与现有技术相比，本发明具有可同时增强管道传热和采集电能的功能，增强传热效率比传统的被动式增强传热技术更高；与主动式增强传热技术相比无需外部供给电能，反而可以产生电能供给物联网中的环境和结构安全监测传感器。

主权项

1.一种基于压电薄膜涡激振动的管道增强传热与采集电能装置，其特征在于，包括流体通道和压电薄膜，沿流体通道来流方向，所述压电薄膜的尾端夹持固定在流体通道内，前端在流体作用力与自身抗弯刚度产生的回复力的作用下产生周期性涡激振动；所述的压电薄膜的无量纲抗弯刚度K为0.2～0.3，K＝B/ρU³L³，其中，B为压电薄膜抗弯刚度，ρ为流体密度，U为流体管道内流体速度，L为压电薄膜长度；所述的压电薄膜的涡激振动的振动幅值达到压电薄膜长度的30％以上，其无量纲振动频率f₀的工作范围为0.10～0.18，其中，无量纲振动频率f₀＝f₁L/U，f₁为压电薄膜实际振动频率。