涡激振动、驰振、尾流驰振等气动弹性现象在风能俘获系统上的应用
1.技术先进性:国家《物联网“十四五”规划》中强调大力发展物联网技术和应用的重要性。然而无线传感器的供电及电池交换问题成为限制无线传感器网络的构建的主要因素之一。通过将废弃能源转换为电能的方式实现传感器能源的自供给技术成为有效途径。同时,气候变化是当今人类面临的重大全球性挑战。中共中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中明确指出建立绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系的重要性。根据美国麻省理工学院和相关电力研究所的报告,小型能量转换技术被选定为未来改变世界的10大最有前景的技术之一,大力发展微小型传感器的自供电技术已成必然的趋势。相应的自供电技术成为工程应用中亟需解决的难题。综上所述,本研究在前沿探索、能源回收、环境保护等多个视角来看都具有不可替代的技术先进性。2.成熟度、知识产权情况:针对环境废弃能量俘获及电能转换过程中出现的转换效率低、环境适用性差等问题,分别对环境振动能及风能的高效率能量转换展开了深入的研究。(1)利用磁流变弹性体实现随环境振动特征变化的系统固有频率自调节技术,如图1所示。图1(a)固有频率可调振动能量俘获器三维示意图(b)截面图(2)利用涡激振动和驰振耦合协同效应,构建最优钝体形状结构,如图2所示。图2(a)灯泡状横截面钝体设计图(b)输出功率提升对比线图(3)构建钝体嵌套式及可滑动式结构,阐明钝体相互作用机理,实现高功率密度风能俘获,如图3所示。图3(a)钝体嵌套型振动风能俘获器(b)平均输出功率提升对比线图(4)提出钝体可滑动新型自调谐风能俘获系统,构建钝体平衡位置条件下的动力学模型,如图4所示。图4(a)涡激振动钝体可滑动风能俘获器(b)风速调谐效果线图(5)提出非线性高功率钝体嵌套式型风能俘获系统,阐明磁场耦合多自由度系统的动力学响应机理,如图5所示。图5(a)非线性高功率钝体嵌套式型风能俘获系统(b)实物图综上,本人对涡激振动、驰振、尾流驰振等气动弹性现象在风能俘获系统上的应用做了详尽的研究,研究有较高的成熟度。到目前为止,共发表SCI论文12篇,其中以第一作者发表8篇(一区5篇),共同作者论文2篇;发表韩国国内及国际学术会议论文5篇;已获美国授权国际专利1项,韩国授权专利2项,审查中专利3项。(a)自动刀头熔接装备(b)半导体晶圆自动检测装备(c)双臂机器人(d)电子元件高速整列机图6已研发设计装备实物图在任职于韩国Robostar机器人有限公司的3年期间,主导、参与了多项韩国国家战略研究项目及产业界高端装备研发,包括自动刀头熔接装备、半导体晶圆自动检测装备、双臂机器人、电子元件高速整列机等,如图6所示,掌握高精密高端装备核心设计思路,尤其对装备系统级核心关键问题的把控具有丰富的研发实践经验。3.预期效益:进一步提升我国在新能源开发利用方面的技术竞争力、促进清洁能源技术在微电设备自供能技术的广泛应用、推动智能物联网技术的发展,构建具有国际竞争力的产业体系;相关装备的研发对促进高新技术发展、带动区域经济、带动就业能力、提升城市地区整体竞争力等方面将起到重要作用。4.希望合作的企业类型:机械类,机床类,装备制造类,系统控制类,智能网络构建类等。
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