振动是一种普遍存在于自然界中的现象,无论是在工业生产还是日常生活中,振动产生的能量无处不在。压电式振动能量采集技术基于压电材料的正压电效应将振动产生的机械能转换为可储存的电能。在日常用的水流管道中普遍存在压力脉动的现象,将压力脉动所产生的振动能量收集转换成电能,为管道的检测及监测设备提供电源,既能节省能源,又可以提高相关设备的智能化水平。本文提出一种带有力学放大器的压电叠堆俘能器用于收集日常生活中由水流管道压力脉动所产生的振动能量,通过动力学建模与有限元仿真相结合的方法研究俘能器结构参数对能量采集效率的影响,加工俘能器样机进行初步实验研究并对理论模型结果的正确性进行验证。论文主要内容包括:(1)放大器力学特性分析:介绍力学放大器的工作原理,针对低频振动条件下俘能器的能量采集问题进行静力学建模,理论分析力学放大系数,讨论外激振力幅值对俘能器能量采集效应的影响;利用有限元软件进行谐响应分析,探讨高频振动条件下力学放大器结构参数对开路电压输出的影响。(2)俘能器动力学建模及分析:针对带有力学放大器的压电叠堆俘能器进行动力学建模,根据力学放大器的使用方式分别建立单向压缩模型与双向压缩模型,利用有限元方法对模型中的等效刚度进行仿真分析,理论分析压电叠堆俘能器机电耦合动力学模型并讨论结构参数对俘能器能量采集效率的影响,有限元仿真与理论分析相互验证。(3)俘能器实验研究:对带有力学放大器的压电叠堆俘能器进行实验,搭建流速与压力均可调节的水流管道实验平台,对有效提高压力脉动的扰流管道方案进行研究。采用3D打印的方法制作力学放大器,验证改进的力学放大器对提高俘能器开路电压的有效性;制作铝质梁力学放大器,实验研究放大器梁段部分的长度与厚度对能量采集效率的影响;制作二级力学放大装置,实现能量采集效率进一步提高;加工制作扰流体,研究管道局部绕流对俘能器能量采集效率的影响。