工業革命造就了人類歷史上一次重大的改革，可隨之而來的是自然環境的迅速衰敗。近年來，各國政府也逐漸意識到這個足以毀滅人類種族的大問題，便開始著手發展所謂的再生能源。主要是希望可以在人類發展不停駐的狀態下，亦降低人為因素對環境所帶來的破壞。而除了現今已擁有的綠能技術以外，科學家也正積極尋找更多可能利用的能源，於是振動能量獵能系統(Vibration Energy Harvester, VEH))便在此背景下悄然崛起。本論文所採用的實驗，目的在於收集各類運輸管道或自然環境中流場的能量，裝置的擺放與使用的模型為反向旗幟(Inverted Flag)及雙彈性鋼片(Double Elastic Steel Sheet, DESS)，此模型會在流場中收集流體動能並驅使彈性鋼振動，進而令壓電片產生變形並發電。實驗過程中將探討不同參數對於能量收集器的影響，從量測結果中找出效率最高的模型。現今已有一些實驗證實，透過流固耦合來獵能的方法是可行的，因此吾人希望能為此領域多提供一個可行的發電方案。實驗結果表明，未來可將此裝置設於管道或河流間，讓原本就存在的流體動能引成系統振動，再將其產生的機械能收集起來最終轉為可利用的電能。

This paper investigates the harvester used aims to collect the energy of various pipelines or the flow field in the natural environment. The device and models choose Inverted Flag and Double Elastic Steel Sheet (DESS), this model will collect the fluid kinetic energy in the flow field and make the elastic steel vibrate, and then causing the piezoelectric sheet to deform and generate electricity. During the experiment, I will discuss the influence of different parameters on the energy harvester, and will find the most efficient model from the measurement results.
Nowadays, some experiments have confirmed that the method of harvesting energy through Fluid-Structure Interaction is feasible, so I hope to provide a power generation Case for this field. Experimental results show that this device can be installed in pipelines or rivers in the future, so that the fluid kinetic energy can make system vibration, and then the mechanical energy generated by it can be collected and finally turn into the electricity.

目錄
目錄 III
表目錄 V
圖目錄 VI
第一章 緒論 1
一、1研究動機 1
一、2文獻回顧 3
一、3研究方法 9
第二章 系統模型建立 10
二、1 研究模型及研究方法構想 10
二、2 CFD軟體分析 11
二、3 實驗建立 12
第三章 獵能分析 14
三、1實驗初期 14
三、2 Case1 15
三、3 Case2 16
三、4 Case3 17
三、5 驗證彈性鋼位移 18
第四章 結果與討論 20
第五章 結論與建議 23
參考文獻 25

表目錄
表 1實驗初期參數設定 28
表 2實驗初期振動結果 28
表 3 Case1參數設定 29
表 4 Case1實驗數據 29
表 5 Case2參數設計 30
表 6 Case2實驗數據 30
表 7 Case3參數設計 31
表 8 Case3實驗數據 31

圖目錄
圖1 Case1示意圖 32
圖2 Case 2示意圖 32
圖3 Case 3示意圖 32
圖 4 Case1 2D 環境設置 33
圖 5 Case1 2D 流速變化 33
圖 6 Case1 2D 壓力變化 33
圖 7 Case2 2D 環境設置 34
圖 8 Case2 2D 流速變化 34
圖 9 Case2 2D 壓力變化 34
圖 10 Case3 2D 環境設置 35
圖 11 Case3 2D 流速變化 35
圖 12 Case3 2D 壓力變化 35
圖 13 Case1 3D 環境設置 36
圖 14 Case1 3D 流速變化 36
圖 15 Case1 3D 壓力變化 36
圖 16 Case2 3D 環境設置 37
圖 17 Case2 3D 流速變化 37
圖 18 Case2 3D 壓力變化 37
圖 19 Case3 3D 環境設置 38
圖 20 Case3 3D 流速變化 38
圖 21 Case3 3D 壓力變化 38
圖22 Ansys模擬Case1最大位移圖 39
圖23 Ansys模擬Case2最大位移圖 39
圖24 Ansys模擬Case3最大位移圖 39
圖25 Ansys分析Case1外側彈性鋼位移量 40
圖26 Ansys分析Case1內側彈性鋼位移量 40
圖27 Ansys分析Case2外側彈性鋼位移量 41
圖28 Ansys分析Case2內側彈性鋼位移量 41
圖29 Ansys分析Case3外側彈性鋼位移量 42
圖30 Ansys分析Case3內側彈性鋼位移量 42
圖31 實驗初期設計圖 43
圖32 風扇驅動水流示意圖 43
圖33 實驗模具支架設計圖 44
圖34 實驗模具支架實體 44
圖35 實驗夾具10公厘設計圖 45
圖36 實驗夾具10公厘實體 45
圖37 實驗夾具15公厘設計圖 46
圖38 實驗夾具15公厘實體 46
圖39 實驗夾具20公厘設計圖 47
圖40 實驗夾具20公厘實體 47
圖41 實驗模型組裝設計圖 48
圖42 實驗模型組裝實體 48
圖43 九如牌v260ah自動加壓汞 49
圖44 橡膠O型環 49
圖45 蓋子設計圖 50
圖46 蓋子實體 50
圖47 實驗器材 51
圖48 初期變數設計圖 52
圖49 Case1變數設計圖 52
圖50 模具上裝設壓電片實體 53
圖51 集研公司的IMC資料收集器 53
圖52 電路板 54
圖53 實際量測電壓圖,L1=100mm,L2=20mm 55
圖54 實際量測電壓圖,L1=100mm,L2=30mm 55
圖55 實際量測電壓圖,L1=100mm,L2=40mm 	56
圖56 實際量測電壓圖,L1=150mm,L2=20mm 56
圖57 實際量測電壓圖,L1=150mm,L2=30mm 57
圖58 實際量測電壓圖,L1=100mm,L2=40mm 57
圖59 實際量測電壓圖,L1=200mm,L2=20mm 58
圖60 實際量測電壓圖,L1=200mm,L2=20mm 58
圖61 實際量測電壓圖,L1=200mm,L2=40mm 59
圖62 接水蓋實體 60
圖63 模具安裝接水蓋 60
圖64 Case2變數設計圖 61
圖65 實際量測電壓圖,L1=100mm,L2=20mm,D1=5mm 61
圖66 實際量測電壓圖,L1=100mm,L2=20mm,D1=10mm 62
圖67 實際量測電壓圖,L1=100mm,L2=30mm,D1=5mm 62
圖68 實際量測電壓圖,L1=100mm,L2=30mm,D1=10mm 62
圖69 實際量測電壓圖,L1=100mm,L2=30mm,D1=15mm 63
圖70 實際量測電壓圖,L1=100mm,L2=40mm,D1=5mm 63
圖71 實際量測電壓圖,L1=100mm,L2=40mm,D1=10mm 64
圖72 實際量測電壓圖,L1=100mm,L2=40mm,D1=15mm 64
圖73 實際量測電壓圖,L1=150mm,L2=20mm,D1=5mm 65
圖74 實際量測電壓圖,L1=150mm,L2=20mm,D1=10mm 65
圖75 實際量測電壓圖,L1=150mm,L2=30mm,D1=5mm 66
圖76 實際量測電壓圖,L1=150mm,L2=30mm,D1=10mm 66
圖77 實際量測電壓圖,L1=150mm,L2=30mm,D1=15mm 67
圖78 實際量測電壓圖,L1=150mm,L2=40mm,D1=5mm 67
圖79 實際量測電壓圖,L1=150mm,L2=40mm,D1=10mm 68
圖80 實際量測電壓圖,L1=150mm,L2=40mm,D1=15mm 68
圖81 實際量測電壓圖,L1=200mm,L2=20mm,D1=5mm 69
圖82 實際量測電壓圖,L1=200mm,L2=20mm,D1=10mm 69
圖83 實際量測電壓圖,L1=200mm,L2=30mm,D1=5mm 70
圖84 實際量測電壓圖,L1=200mm,L2=30mm,D1=10mm 70
圖85 實際量測電壓圖,L1=200mm,L2=30mm,D1=15mm 71
圖86 實際量測電壓圖,L1=200mm,L2=40mm,D1=5mm 71
圖87 實際量測電壓圖,L1=200mm,L2=40mm,D1=10mm 72
圖88 實際量測電壓圖,L1=200mm,L2=40mm,D1=15mm 72
圖89 圓柱體實體 73
圖90 Case3變數設計圖 73
圖91 實際量測電壓圖,L3=50mm,D2=10mm 74
圖92 實際量測電壓圖,L3=50mm,D2=20mm 74
圖93 實際量測電壓圖,L3=100mm,D2=10mm 75
圖94 實際量測電壓圖,L3=100mm,D2=20mm 75
圖95 實際量測電壓圖,L3=150mm,D2=10mm 76
圖96 實際量測電壓圖,L3=150mm,D2=20mm 76
圖97 實際量測電壓圖,L3=200mm,D2=10mm 77
圖98 實際量測電壓圖,L3=200mm,D2=20mm 77
圖99 實際量測電壓圖,L3=250mm,D2=10mm 78
圖100 實際量測電壓圖,L3=250mm,D2=20mm 78
圖 101 AR700-24型雷射位移計 79
圖102  0s~2s輸出電壓與時間關係圖 80
圖103  0s~2s振幅與時間關係圖 80
圖104  20s~22s輸出電壓與時間關係圖 81
圖105  20s~22s振幅與時間關係圖 81
圖106  40s~42s輸出電壓與時間關係圖 82
圖107  40s~42s振幅與時間關係圖 82
圖108 Case1長度比較 83
圖109 Case1間距比較 83
圖110 Case2長度比較 84
圖111 Case2間距比較 84
圖112 Case2接水蓋直徑比較 85
圖113 Case3 圓柱體直徑比較 85
圖114 Case3 圓柱體距離彈性鋼距離比較 86
圖115 Case平均電壓比較圖 86

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