球形钝体风能收集器

平均功率提升28.6%

采用机器学习优化结构参数的微型风能收集器，为自供电电子设备提供高效能量来源。

翁顺 · Wu, Liying · Zuoqiang, Li · Zhang, Lanbin · 代胡亮

Applied Mathematics and Mechanics (English Edition) 2025

参数信息

平均输出功率预测R²

97.8 %

气动-电-机效率预测R²

90.3 %

平均输出功率提升

28.6 %

最大平均功率时球形钝体直径

57.5 mm

最大平均功率时总弹簧刚度

28.8 N/m

最大平均功率时压电悬臂梁长度

112.1 mm

最大平均功率时风速

4.6 m/s

技术优势

功率提升近三成

通过优化球形钝体直径、弹簧刚度和压电梁长度，平均输出功率显著提高，从而提高能量收集效率。

模型预测精度高

RBFNN模型对平均输出功率和效率的预测R²分数分别达97.8%和90.3%，表明模型能可靠指导优化设计。

应用场景

• 振动能量收集：将风致振动转化为电能，为微小型设备供电。
• 自供能传感器：为无线传感器节点提供自主电源，免去电池更换。
• 低空飞行器环境监测：利用飞行中的气流能量为监测设备供电，实现持续环境监测。
• 精密仪器自供电：为精密仪器提供局部微电源，减少对外部电源的依赖。