简介：

上海大学李忠杰副教授、上海大学宫荧老师以及其他教授合作，在会议《ASME 2023 Conference on Smart Materials, Adaptive Structures and Intelligent Systems》上发表文章“Vortex Intensification of a Triboelectric Nanogenerator Array for Water Energy Harvesting”，提出了一种基于阵列型摩擦电纳米发电机的涡旋诱导振动能量收集器。

内容摘要：

为了有效地获取水波能量，本文报道了一种具有任意位置的摩擦电纳米发电机的圆柱体阵列结构。每个阵列元件由一个圆柱体、一个悬臂梁和一个能量转换单元组成。当缸处于水流场时，发生涡脱落，导致缸振动。振动被悬臂梁放大，并转移到能量转换单元。在能量转换单元中，滑块沿导轨与外壳框架的相对运动通过摩擦电效应实现能量收集。在阵列的适当布置下，器件中会发生涡旋共振，从上游圆柱体中破碎的涡旋增强效应会引起下游圆柱体产生更高程度的共振。通过有限元分析，解释了该器件的涡共振和涡增强效应。此外，还详细阐明了圆柱体的直径、阵列排列和水流速度对该结构的位移响应和转换功率的影响。与单缸相比，在0.6 m/s时，上游尾流增强效应使6-2阵列中下游缸的转换功率提高到2.6W（提高163%）。本工作为基于阵列型摩擦电纳米发电机的涡旋诱导振动能量收集提供了一种新的角度。

图1. 涡旋振动能量收集器结构