Para resolver os problemas da faixa estreita de velocidade do vento de operação do coletor piezoelétrico de vibração induzida pelo vento existente e a amplitude excessiva em altas velocidades do vento, é proposto um coletor piezoelétrico de vibração induzida pelo vento com corpo obtuso de perfil variável, composto principalmente por um corpo obtuso de perfil variável, uma viga em balanço e uma viga composta piezoelétrica. A asa elástica do corpo obtuso se deforma sob a influência do vento, realizando a autorregulação das características de vibração do sistema, com o objetivo de melhorar a adaptabilidade ambiental do coletor. Foi estabelecido um modelo de elementos finitos COMSOL do coletor, analisando-se, através de simulação e experimentação, o efeito da velocidade do vento na forma do corpo obtuso e nas características de vibração, obtendo-se as leis de influência do ângulo de ataque e da espessura da asa elástica no desempenho de saída do coletor. Os resultados mostram que, ao selecionar o ângulo de ataque de 120° e a espessura da asa elástica de 0,15 mm, a faixa de velocidade de operação do coletor atinge 21 m/s; quando a velocidade do vento é inferior a 8 m/s, a deformação da asa elástica é pequena, o sistema está dominado pela amortecimento e a tensão de saída aumenta com o aumento da velocidade do vento; quando a velocidade do vento está entre 8 e 17 m/s, a deformação da asa elástica aumenta, o sistema passa gradualmente do amortecimento para a vibração por vórtices, com pouca variação na tensão de saída; quando a velocidade do vento está entre 17 e 25 m/s, o corpo obtuso apresenta forma arqueada devido à grande deformação da asa elástica, o sistema está dominado pela vibração por vórtices, a amplitude é efetivamente controlada e a tensão de saída diminui com o aumento da velocidade do vento; com resistência de adaptação de 250 kΩ, a potência máxima de saída gerada pelo coletor é de 3,78 mW. Portanto, este coletor piezoelétrico de vibração induzida pelo vento com corpo obtuso de perfil variável pode fornecer uma grande quantidade de energia elétrica satisfazendo simultaneamente as condições de estrutura confiável, baixa velocidade de partida da vibração e ampla faixa de velocidade do vento.

coletor piezoelétrico; vibração induzida pelo vento; corpo obtuso deformável; amortecimento; vibração por vórtices