为了提高压电驱动芯片水冷系统的适用性、可维护性以及冷却效率, 本文提出一种组合式压电驱动芯片水冷系统。首先, 测试和分析了芯片水冷系统中组合式泵单元在220 Vpp方波驱动下不同组合方式(串/并联)、泵工作数量以及相对位置时的输出性能, 接着, 基于组合式泵单元的试验结果进行芯片水冷系统的水冷效果研究。实验结果表明: 串联组合双泵工作时, 双泵位于串联组合首尾位置(AD)时性能较优, 在30 Hz时获得最大输出压力(25 kPa); 串联组合四泵工作时, 分别在35 Hz和55 Hz获得了最大压力(23.5 kPa)和最大流量(13.5 mL/min); 并联组合双泵工作时, 双泵都位于组合首位(AC)时性能较差; 并联组合四泵工作时, 分别在50 Hz和60 Hz获得最大输出流量(22 mL/min)和最大输出压力(12.6 kPa); 通过串并联以及泵工作数量的切换获得了芯片水冷系统的冷却效果, 不同的组合方式以及泵工作数量可以获得不同的冷却效果。获得了组合式压电驱动芯片水冷系统的驱动参数, 为计算机芯片有效散热提供一条新途径。

随着微纳器件应用领域的日益拓展, 微能源技术受到国内外研究人员的高度关注和重视, 其中利用涡激振动进行流体能量收集是主要的研究热点。本文首先介绍了基于涡激振动的流体能量收集原理, 归纳了涡激振动式微流体俘能器的典型结构、原理、特性和应用情况。其次, 总结了国内外基于尾涡致动和钝体致振这两种主要涡激振动流体俘能技术的发展概况与研究进展, 并简述了涡激振动压电式俘能器流固耦合数学模型的研究现状。最后, 指出涡激振动能量收集尚缺乏统一的数学模型以及现有的俘能器存在结构可靠性低、稳定性较差等问题。在此基础上, 分析了利用涡激振动实现流体能量收集接下来的发展趋势, 以期推动涡激振动式微流体俘能器的进一步发展与应用。

提出一种基于圆弧限位压电发电装置来提高发电能力及可靠性。介绍了该装置的结构及工作原理, 建立了其机电能量转换模型。通过模拟仿真分析获得了压电振子厚度比(基板与总厚度比)对最小限位圆弧半径及能量、及压电振子厚度和限位圆弧半径对电压及能量的影响规律。结果表明, 最小限位圆弧半径随厚度比的增加而线性减小, 且存在共同的最佳厚度比(0.35)使不同厚度压电振子的输出电压和能量最大; 在最佳厚度比时, 输出电压和能量随压电振子厚度增加或限位圆弧半径降低而增加。制作了一组限位圆弧半径不等的发电装置, 并进行了相关试验测试。结果表明, 压电振子的最大输出电压(变形量)仅与限位圆弧半径有关, 故采用最小限位圆弧半径可同时获得最大的发电能力和较高的可靠性。