李智鵬, 陳荷娟

(南京理工大學機械工程學院, 南京 210094)

隨著能源的日益緊缺,新能源的開發(fā)和利用受到了世界各國的重視,環(huán)境能量收集的研究受到了中外學者的廣泛關注,目前各國學者都在尋求新的有效的環(huán)境能量收集器,基于風能、太陽能、熱能、振動能的環(huán)境能源收集器的研究更是成為研究熱點[1]。

風致振動效應是將環(huán)境中的風能通過某種方式轉(zhuǎn)化為振動能量,進而通過壓電效應、磁電效應、磁致伸縮效應等轉(zhuǎn)化為電能。目前利用風致效應將風能轉(zhuǎn)化為振動能源后,由于壓電效應具有結(jié)構簡單、輸出電壓高和功率密度高的優(yōu)點,大多以壓電效應的方式轉(zhuǎn)化為電能,成為了振動能量采集的主要研究方向[2-3]。

現(xiàn)主要介紹風致振動效應的不同機理,討論風致振動收集器的研究現(xiàn)狀。目前風致振動的效應的轉(zhuǎn)化過程主要可以分不穩(wěn)定型和共振型,其中不穩(wěn)定型包括顫振、馳振,共振型主要特征是含有聲學共振腔[4-5]。

1 顫振型風致振動能量采集裝置研究現(xiàn)狀

顫振屬于不穩(wěn)定型,是力由于結(jié)構的運動而隨時間變化,并增加振蕩幅度,當所產(chǎn)生的振蕩處于兩個或者多個耦合自由度時,稱之為顫振[2]。就目前的研究現(xiàn)狀來看基于顫振的風致振動能量收集器主要包括柔性結(jié)構和彈性支撐的剛體結(jié)構兩大類。

1.1 柔性結(jié)構的顫振能量收集裝置研究現(xiàn)狀

對于柔性結(jié)構的顫振能量收集器主要是柔性膜和柔性帶等[6-7],壓電材料大多使用聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF),如2006年,美國明尼蘇達大學Robbins等[8]將PVDF壓電膜連接在鈍體后,柔性壓電薄膜在受到氣流吹動的情況下,像旗幟一樣在風中飄揚,使得壓電薄膜彎曲振動,進而產(chǎn)生電能,如圖1所示,實驗測得在風速達到6.7 m/s時,最大開路電壓達到40 V,在最優(yōu)負載為250 kΩ時最大輸出功率為1 mW。2010年，美國紐約城市大學Akaydin等[9]將柔性的PVDF壓電膜安裝在了圓柱體后面的渦街內(nèi),但自由端在前、固定端在后,如圖2所示，實驗結(jié)果表明,當氣流速度為7.23 m/s下的輸出功率可達到4 μW。2011年西北工業(yè)大學和美國康奈大學的Li等[7]在柔性PVDF膜的自由端鉸接上一個三角形葉片,通過模仿樹葉在風中振動帶動枝干振動,其中PVDF壓電薄膜相當于樹的枝干,通過實驗在最優(yōu)負載時測得最大輸出功率達到0.6 mW。2012年，重慶大學的杜志剛[10]設計了一種帶諧振腔的柔性梁微型壓電風能收集裝置,該裝置由一個開口的諧振腔和斜對來流方向的柔性梁組成,實驗測得當風速達到17 m/s時,最大輸出功率為1.31 mW。2012年，法國的Singh等[11]設計了一種雙鉸接圓柱形壓電能量收集裝置,證明流速是產(chǎn)生不穩(wěn)定流體的主要影響因素,黏性緩沖器應遠離驅(qū)動的不穩(wěn)定區(qū)域,并建立了兩自由度圓柱系統(tǒng)的非線性降階模型。2015年，Perez等[12]將軸向風中顫振的柔性膜與靜電轉(zhuǎn)換機理結(jié)合,研發(fā)出基于駐極體的氣動彈性顫振能量收集器,它利用與基于駐極體的轉(zhuǎn)換相結(jié)合的顫振效應,將膜的流動引起的運動轉(zhuǎn)化為電能，所提出的裝置有兩個平行平面電極,表面覆蓋25 μm的聚合物膜,將阻流體放置在裝置的入口處以引起渦旋脫落。當任何類型的風或氣流流過收集裝置時,膜由于顫動而進入振蕩狀態(tài)并連續(xù)地與兩個涂有特氟隆的固定電極接觸。由于基于駐極體的轉(zhuǎn)換過程,這種周期性運動直接轉(zhuǎn)換為電力,實驗測得在風速為30 m/s時,輸出功率達到2.1 mW。2019年，哈爾濱工業(yè)大學的Shan等[13]研究出一種基于彈性振動的曲面板能量收集裝置,建立了該能量收集裝置的流機電等效模型,并設計了風洞實驗,結(jié)果表明,分段壓電片的能量采集效果優(yōu)于連續(xù)片,氣流流速在25 m/s時的持續(xù)輸出功率密度達到0.032 mW/cm3。

圖1 Robbins等[8]研制的柔性換能裝置Fig.1 The flexible transducer developed in ref.[8]

圖2 Akaydin等[9]研制的柔性換能裝置Fig.2 The flexible transducer developed in ref.[9]

香港中文大學的Fei等[14]給出了顫振產(chǎn)生時切入速度Vc的經(jīng)驗公式,可以表達為

(1)

式(1)中：r為橫截面的回轉(zhuǎn)半徑；m為單位長度的質(zhì)量；B為結(jié)構寬度；ρ為流體密度；ωp、ωH分別為旋轉(zhuǎn)方向和平移方向的角頻率。由于PVDF壓電薄膜機電轉(zhuǎn)化效率低，2016年以后對柔性顫振能量收集器的研究不多,轉(zhuǎn)變?yōu)橐詣傂越Y(jié)構的顫振能量收集為主[15]。盡管柔性結(jié)構的顫振能量收集器的流固耦合展開了相關研究,但是在理論模型的建立、結(jié)構的設計和優(yōu)化等方面還存在很大的困難,尤其是氣動力的大小如何確定,更是沒有與之相對應的理論公式,因此流機電多場耦合理論方面還有很多工作要做。

1.2 剛性結(jié)構的顫振能量收集裝置研究現(xiàn)狀

對于彈性支撐的剛性結(jié)構的顫振型能量采集裝置,流體動力可以看成剛體的橫向位移、速度以及扭轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角速度的函數(shù)[2]。由于這種結(jié)構簡單,目前對彈性支撐的剛性結(jié)構顫振能量收集的研究論文較多。2009年，德國穆尼黑科技大學Pobering等[16]將鋯鈦酸鉛(pbbased lanthanumdoped zirconate titanates，PZT)壓電雙晶片安裝在矩形柱后面,形成陣列,該PZT壓電雙晶片的尺寸為12 mm×11.8 mm×0.35 mm，在風速為45 m/s下的輸出電壓為0.8 V,最大輸出功率為0.1 mW；2010年，美國佐治亞理工學院的Hobbs[17]加工了風致振動的結(jié)構,彈性橡膠棒支撐的多柱體在風中自身發(fā)生渦激振動,在橡膠棒應變最大的根部安裝了壓電換能器,將風能轉(zhuǎn)化為電能,在1～3 m/s的風速下輸出功率為96 μW；2010年美國克萊姆森大學的Clair等[18]模仿口琴中簧片的振動機理,提出了一種流體能量收集裝置,懸臂梁激振簧壓電換能裝置,如圖3所示，當流體進入腔體時,腔內(nèi)壓力升高,導致腔體末端的懸臂梁受力彎曲并釋放腔內(nèi)壓力,從而懸臂梁可在恢復力的作用下彈回并封閉腔體,進入下一個循環(huán)周期，在懸臂梁上貼上壓電材料,就可把懸臂梁的往復振動能量轉(zhuǎn)換成電能；2011年，美國康奈爾大學Bryant等[19]在PZT壓電懸臂梁的自由端鉸鏈一個機翼結(jié)構用于收集風能,如圖4所示,機翼發(fā)生顫振帶動壓電梁一起振動，在風速為8 m/s下,輸出功率為2.2 mW；2012年美國加州伯克利分校機械工程系的Weinstein等[20]將PZT壓電片置于圓柱后方的渦街內(nèi),并在PZT梁自由端安裝一個葉片,在 5 m/s風速下輸出功率為3 mW,但器件整體尺寸較大；2014年弗吉尼亞理工大學和華中科技大學的Dai等[21]研制出一種壓電能量收集器,收集裝置由多層壓電懸臂梁組成,圓柱形尖端質(zhì)量連接到其自由端,該自由端放置在均勻的氣流中并受到直接諧波激勵，當風速處于同步前或后同步區(qū)域時,其相關的機電阻尼增加,因此獲得了收集功率的降低，當風速處于鎖定或同步區(qū)域時[22],與使用兩個單獨的能量收集裝置相比,收獲功率水平顯著提高,當風速達到22 m/s時,最大功率達到1.2 mW；2016年華中科技大學和新加坡南洋理工大學的Dai等[23]研究了用于從渦激振動設計高效能量采集器的鈍體定位技術,并得出不同風速鈍體定位方案:對于介于1.3～1.8 m/s的小風速,頂部配置(案例2)是最佳選擇。對于3～4.4 m/s的較高風速,應使用垂直配置(案例4)。如果風速增加，如10～20 m/s,則渦激振動能源應重新設計收割機,以增加這些收割機的脫落頻率和固有頻率,繼而實現(xiàn)與系統(tǒng)的共振；2018年巴西圣保羅大學的Franzini等[24]進行了從一自由度和兩自由度的渦激振動中獲取壓電能量的數(shù)值研究,最后證明了兩自由度渦激振動能量收集裝置效率相比一自由度渦激振動能量收集顯著提高,證實了顫振能量收集器的能量收集效率要高于馳振型能量收集效率。

圖3 Clair等[18]研制的懸臂梁振簧能量收集裝置Fig.3 The cantilever beam vibration spring energy harvesting device developed in ref.[18]

圖4 Bryant等[19]研制的懸臂梁振簧能量收集裝置Fig.4 The cantilever beam vibration spring energy harvesting device developed in ref.[19]

從以上研究中可以發(fā)現(xiàn):顫振型風致振動能量收集器由于換能壓電材料的不同,剛性結(jié)構相比柔性結(jié)構具有更高的收集效率,但是剛性結(jié)構比柔性結(jié)構尺寸更大；柔性結(jié)構的氣動力的確定還沒有通用的理論公式,理論模型的建立、結(jié)構的設計和優(yōu)化等方面都存在困難；對剛性結(jié)構的研究進展較快,已經(jīng)得出氣動力在耦合過程中的升力、扭矩和攻角的經(jīng)驗公式[15],可表達為

(2)

(3)

(4)

式中：Fh為氣動力；Ma為扭矩；αeff為有效攻角；ρ為流體密度；V為流速；b為半弦長；Cl為升力系數(shù)；Cm為扭矩系數(shù)；Cs為失速相關的非線性參數(shù)；a為彈性軸相對于半弦處的偏移量；h為橫向位移；θ為轉(zhuǎn)角。

從表1中可以看出，壓電換能器的功率密度大小直接與振動頻率相關,頻率大的功率密度相對較高,PVDF壓電薄膜壓電常數(shù)較低,目前PVDF壓電薄膜主要用在振幅較大且涉及非線性振動的換能裝置中,PZT壓電陶瓷片壓電常數(shù)大,但是易破碎、破裂,適合振幅較小的換能裝置；同時發(fā)現(xiàn)基于PVDF壓電薄膜的柔性結(jié)構的氣動力的確定還沒有通用的理論公式,理論模型的建立、結(jié)構的設計和優(yōu)化等方面都存在困難[25-28],基于PZT壓電陶瓷的剛性結(jié)構已經(jīng)得出氣動力的經(jīng)驗公式,但是對結(jié)構的疲勞性能研究鮮有報道。

表1 顫振能量收集器的輸入輸出參數(shù)統(tǒng)計Table 1 Statistics of input and output parameters of flutter energy collector

2 馳振型風致振動能量采集裝置研究現(xiàn)狀

馳振是由于流動分離和漩渦脫落而產(chǎn)生的空氣動力負阻尼分量,導致細長結(jié)構失穩(wěn)式的振動[2]。已有研究表明馳振的流體動力主要與流體對結(jié)構的相對速度和流體對結(jié)構的攻角有關[15],其經(jīng)驗公式為

(5)

式(5)中：b1為柱體迎風面的結(jié)構尺寸；a1、a2為與柱體截面形狀有關的系數(shù),一般通過實驗獲得。

由于馳振型風致振動能量收集裝置結(jié)構相比顫振型能量收集裝置更加簡單,基于馳振型風致振動能量收集裝置的研究也有了比較大的進展。

2012年，美國的Sirohi等[29]利用馳振效應研制了一種雙壓電片的懸臂梁風能收集裝置,如圖5所示,并實驗測得在風速為4.7 m/s，振動頻率為4.167 Hz時最大能量輸出為1.14 mW；2013年，Abdelkefi等[30]研究了具有不同截面幾何形狀的基于馳振型壓電能量收集裝置[30],結(jié)果顯示電子負載和橫截面的幾何形狀對馳振的啟動速度影響明顯,通過實驗證明不同截面形狀對應的最佳能量采集狀態(tài)時的流速有很大的不同；2015年，南洋理工大學的Zhao等[31]在懸臂梁上增加加強筋,目的在于擴大有效風速范圍,以此來增加在有效風速范圍內(nèi)產(chǎn)生的振動能量,與沒有加強筋的傳統(tǒng)設計相比具有更為優(yōu)越的性能,功率提高了幾十倍,實驗測得在風速為15 m/s時,最大輸出功率達到了139.74 mW,高于絕大多數(shù)能量采集裝置,但是沒有對梁的疲勞強度進行分析；2016年，印度的Bhattacharya等[32]研究了一個橢圓柱扭轉(zhuǎn)振蕩的能量采集裝置,通過模擬仿真與理論計算得出在雷諾數(shù)為100時能量轉(zhuǎn)換效率達到0.8%,在雷諾數(shù)為200時能量轉(zhuǎn)換效率達到1.7%；Abdelkefid等[33]通過模態(tài)分析確定了梁棱柱結(jié)構最佳振動模態(tài),并建立了非線性分布參數(shù)模型,確定了負載阻力和風速對能量收集器的能量采集功率的影響；2018年,美國的Ewere等[34]進行了基于馳振效應的壓電能量收集裝置的實驗性能研究,結(jié)果表明，一旦確定了阻流體的形狀,臨界速度的大小將取決于阻流體跨度的長度和系統(tǒng)阻尼,實驗測得壓電能量收集裝置在流速為10.5 m/s時,電能輸出功率最大為1.75 mW,壓電梁振動頻率為20 Hz；2019年，伊朗的Sobhanirad等[35]研究了不同風速下鈍體截面的最優(yōu)選擇,在低速時,三角形截面的組流體是能量收集系統(tǒng)的最優(yōu)選擇,在較高流速下D型截面鈍體振蕩突然增大,而方形和三角形幾何形狀的振動幅度隨風速增加均勻增大,得出三角形橫截面是最適合實際情況的能量采集系統(tǒng)的結(jié)論；在2019年，Wang等[36]研究了不同鈍體等腰三角形截面的頂角角度對馳振型風致振動能量采集器,通過實驗和仿真得出頂角小于20°時,馳振不能產(chǎn)生,頂角大于140°時,對風速不敏感,在20°～140°馳振現(xiàn)象明顯,并且證明130°是頂角的最優(yōu)選擇。馳振型能量收集器的輸入輸出參數(shù)如表2所示。

表2 馳振型能量收集器的輸入輸出參數(shù)統(tǒng)計Table 2 Statistics on input and output parameters of gallop type energy collector

目前對馳振型能量收集裝置的研究有了一定的進展,尤其是對不同截面的柱體結(jié)構氣動力的研究比較深入,針對不同形狀截面的柱體都有對應的結(jié)構的氣動力經(jīng)驗公式,尤其是針對D型結(jié)構、三角形結(jié)構、橢圓形結(jié)構,通過表1發(fā)現(xiàn)馳振型能量收集裝置的振動頻率一般較低,且流速大小不超過50 m/s,振動過程大多數(shù)屬于非線性振動[37-40],振動幅值較大,結(jié)構很容易發(fā)生過載。從以上研究發(fā)現(xiàn)，馳振型能量收集裝置結(jié)構較小,具有較高的能量轉(zhuǎn)化效率,彈性體的振動頻率低于卡門渦街的漩渦脫落頻率,懸臂梁變形較大,且振動模式多數(shù)為非線性振動,還缺少對馳振型能量收集裝置的可靠性研究。

3 共振腔型風致振動能量采集裝置的研究現(xiàn)狀

共振腔型風致振動能量收集裝置的原理是高速射流的尾流處放置一個諧振器,這個諧振器將使誘導產(chǎn)生聲場振蕩,從而產(chǎn)生振動能量,通過振動激勵引起壓電換能器產(chǎn)生電能,所說的諧振器就是共振腔。共振腔的聲學模態(tài)頻率是一個非常重要的參數(shù),它直接影響了發(fā)電機的發(fā)電功率。已有研究表明共振腔內(nèi)的聲學模態(tài)頻率的大小主要與共振腔的長度、直徑以及共振腔到空氣出口的距離有關[41-47],已有的經(jīng)驗公式為

(6)

式(6)中：c為聲速；h、d分別為共振腔深度和直徑；α為與實驗相關的常數(shù)。

共振腔型風致振動能量收集裝置的研究較少,最早在美國發(fā)明了氣流諧振發(fā)電機[48-50],也稱射流發(fā)電機,作為引信電源使用,中國早在1999年，南京理工大學的楊亦春等[51]提出利用空氣振動發(fā)電的引信電源,并對其進行簡單的理論研究,最后通過模擬實驗得到頻率為100～250 Hz的交流振動電壓,在飛行速度為60 m/s時輸出電壓達到30 V,在飛行速度為100 m/s時,模擬電壓達到100 V,但是他沒有對輸出功率進行詳細的研究；2006年，南京理工大學李映平[52]提出利用壓電效應的氣流諧振壓電發(fā)電機,在射流發(fā)電機的基礎上省去連桿、舌簧和電磁組件,改成壓電換能裝置；2009年，Kim等[53]設計了一種基于赫姆霍茲諧振器的發(fā)電機,實驗測得當輸入壓力為50 kPa時,能產(chǎn)生81 mV的峰值電壓,振動頻率為0.53 kHz,實測風速為5 m/s；2009年，西安機電研究所的雷軍命[54]成功設計出34 mm直徑的氣流諧振壓電發(fā)電機,其采用了壓電薄膜PVDF作為壓電振子,并簡單研究了壓電振子的諧振特性,并對發(fā)電機輸出的開路電壓進行了簡單的實驗研究,實驗測得在流速為300 m/s時,振動頻率約為1.2 kHz,發(fā)電機輸出電壓為39.5 V,輸出功率接近1.6 W,匹配電阻為1 kΩ,證明了氣流諧振發(fā)電機適用于低功耗引信,但是理論上對氣流諧振的原理并不清晰,實踐中壓電振子耐過載能力低,容易破裂；2012年，徐偉[55]設計了一種基于壓電發(fā)電原理的引信微機電式氣流激勵電源,仿真驗證在50～300 m/s入口氣流速度的情況下可行,然后又對能量采集電路進行研究,但是由于微機電技術還不夠成熟,并沒有設計出成品；2012年，杜志剛等[56]設計了基于諧振腔的微型風力發(fā)電機,如圖6所示,通過實驗研究壓電梁和柔性梁的長度,證明當風速為17 m/s時,發(fā)電機對250 kΩ的負載電阻的輸出功率為1.31 mW,功率密度約為66 μW/cm3,實驗還分析了諧振腔入風口寬度、柔性梁厚度對發(fā)電機輸出性能的影響；2015年，南京理工大學的鄒華杰[57]成功設計出環(huán)隙結(jié)構的氣流諧振壓電發(fā)電機,采用壓電陶瓷材料PZT-5H,在流速為159 m/s時,壓電振子振動頻率為6～7 kHz,開路電壓有效值達到22 V,匹配電阻為4 kΩ,輸出功率達到58 mW,結(jié)構更小,但是流速稍微降低；同時鄒華杰[57]還成功設計出中心柱型氣流諧振壓電發(fā)電機,壓電材料同樣采用壓電陶瓷PZT-5H,在流速為152 m/s時,共振腔底部振蕩激勵壓強最大,振蕩頻率在3.5 kHz左右,在流速為200 m/s時,峰值電壓最大為49.9 V。上述研究雖然都使用了諧振腔結(jié)構,但是工作原理大為不同,楊亦春等[51]和杜志剛等[56]利用空氣振動形成激勵源,雷軍命[54]和鄒華杰[57]通過空氣的渦激振動現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為聲波,聲波作為振動激勵。

圖6 杜志剛等[56]的諧振腔型風能收集器Fig.6 The resonant cavity wind energy collector developed in ref.[56]

從表3中可以發(fā)現(xiàn),共振腔型風致振動能量收集裝置的能量密度較顫振和馳振型要大,振動頻率較高,匹配電阻降低,輸出功率大幅提升,輸入流速較大,較難開展實驗,一般以模擬實驗為主,多應用于高風速環(huán)境,如彈藥引信等。

表3 共振型能量收集器的輸入輸出參數(shù)統(tǒng)計Table 3 Statistics of input and output parameters of resonance energy collector

4 其他風致振動能量采集裝置的研究現(xiàn)狀

上述風致振動能量都是利用渦激振動直接或者間接地引起空氣介質(zhì)振蕩,其他風致振動能量采集裝置還有很多種,如摩擦式風力發(fā)電、風車式能量收集裝置、路面能量收集裝置等。2019年，瑞士的Olsen等[58]研制出摩擦納米壓電發(fā)電機,其原理是在風洞中放置一個壓電薄膜,在風的作用下,壓電薄膜在兩個銅電極之間振動,通過實驗測得在風速為1.6 m/s時產(chǎn)生的電能足夠點亮一個LED燈,并且發(fā)現(xiàn),隨著風速在0～8 m/s增加,振動頻率也線性增加；基于壓電式的風車式能量收集裝置的能量密度較高,且用壓電換能器代替磁電換能器成為一種小型化的應用途徑,其結(jié)構與傳統(tǒng)風車相似,特點是使用活動壓電片轉(zhuǎn)換成電能。2018年，韓國的Yang等[59]提出了一種小型風車式壓電能量收集器,風速在1.94 m/s時,發(fā)電頻率為10.25 Hz,風車的最大輸出功率為3.14 mW。道路能量收集裝置主要是利用車輛經(jīng)過道路的振動[60],還有直接利用輪胎壓力采集能量[61],以及設計壓電鞋進行壓電能量采集[62]等。摩擦式風致振動能量收集裝置結(jié)構較小,便于微型化,但是結(jié)構的可靠性差,且能量轉(zhuǎn)化率較低；風車式壓電能量收集裝置發(fā)電效率較高,但是一般結(jié)構很大,活動部件較多,且運動部件反復撞擊摩擦,很容易造成零件失效,接線也較為復雜；道路能量收集裝置結(jié)構相比風車式能量收集裝置更大,且感受路面振動的敏感性低，造成發(fā)電效率低,而且成本較高,維護困難。

5 小結(jié)

將以上不同風致振動能量收集裝置的結(jié)構特點和主要參數(shù)匯總，如表4所示,根據(jù)風致振動效應的機理不同,分析不同類型的能量收集器的輸入輸出條件。

表4 風致振動能量收集器的輸入輸出參數(shù)統(tǒng)計Table 4 Statistics of input and output parameters of wind-induced vibration energy collector

通過分析風致振動能量收集器的輸入和輸出參數(shù),總結(jié)為如下幾點:

(1)流速較低。除了共振腔型能量收集裝置,其他的風致振動能量收集裝置的入流流速一般低于20 m/s。

(2)電壓輸出頻率較低。顫振馳振型能量收集結(jié)構的輸出頻率一般低于500 Hz,根據(jù)經(jīng)驗公式可知,當頻率增加時,能顯著降低壓電發(fā)電機的內(nèi)阻,這對輸出功率的提升有顯著作用,從提高能量轉(zhuǎn)換效率來看共振腔型能量收集裝置優(yōu)勢很大。

(3)輸出功率低。目前壓電能量收集裝置整體上輸出功率都很低,基本上都低于10 mW,都是供給微功耗器件使用,能量密度一般低于1 mW/cm3,難以兼顧體積和能量輸出的關系。

(4)可靠性差。目前各類壓電能量收集裝置都存在這個問題,其中顫振和馳振型能量收集裝置易造成輔助結(jié)構的機械過載現(xiàn)象,共振腔型能量收集裝置易造成壓電振子過載破碎。

(5)工作環(huán)境適應能力差。顫振和馳振型能量收集裝置對氣流的來流方向和流速大小要求嚴格,必須制定來流方向和一定的流速范圍才能產(chǎn)生振動能量,共振腔型能量收集器雖然能夠進行入流調(diào)制,但是也只能調(diào)制一定范圍內(nèi)的來流。