仿生翼型钝体

风速自适应变形

一种能随风速自适应变形的仿生翼型钝体，使能量采集器在低风速下以驰振模式高效发电，在高风速下转为涡激振动模式以保持鲁棒性。

Mengqi, Cao · 阚君武 · 杨泽盟 · Mengsong, Zhu · Liao, Weilin · 王淑云 · 陈松 · 张忠华

Physics of Fluids 2025

参数信息

压电单元最大输出功率

1.41 mW

电磁单元最大输出功率

6.24 mW

压电单元最优负载

400 Ω

电磁单元最优负载

1.5 kΩ

压电单元点亮LED数量

86

电磁单元点亮LED数量

250

技术优势

风速自适应

翼型钝体的形状可随风速自动调整，从而在低风速下保持驰振模式高效率发电，在高风速下切换为涡激振动模式以提高鲁棒性。

高风速也耐用

通过振动模式切换，避免了传统驰振采集器在极端风速下的结构过载和性能退化，从而在意外高风速下仍保持稳定输出。

双机制发电

同时利用压电和电磁两种机制，在10 m/s风速下分别输出1.41 mW和6.24 mW，可分别驱动86个和250个LED，提高总能量采集效率。

应用场景

• 风致振动能量采集：低风速下驰振模式仍能高效发电，直接替换现有钝体用于户外风能采集。
• 自供能传感器：利用风能驱动压电和电磁单元，无需电池即可为环境监测传感器持续供电。
• 无线传感节点供电：输出功率足以点亮大量LED，可稳定驱动无线传感节点实现自供能。