随着无线传感器网络的发展,传感器节点已被应用于海洋、河流等的水体监测领域,节点供能是目前亟待解决的关键问题。传统的节点供能方式存在容量小、难更换等不足,采用环境能量获取的方式是一种有效解决途径。目前,能量收集方式分为压电式、电磁式和静电式等,其中压电式能量收集技术因结构简单、能量密度高、环境友好、不受电磁干扰等优点而被广泛应用于水下能量收集技术。自然界中很多水域的流动较为平缓,直接进行能量采集效率较低。如果在平缓的水流中加入阻流体则会产生涡街,而涡街的脱落会增大压电振子的变形量,从而增加能量转换的效率。因此,本文搭建了一种基于卡门涡街原理的柔性压电振子水下流致振动能量收集装置,并对其能量收集性能进行研究。根据欧拉伯努利梁理论、压电理论、振动理论和涡旋运动等相关理论建立了流致振动能量收集系统的流-固-电三场耦合的理论模型。在上述耦合场理论模型的基础上采用COMSOL软件对压电振子在液体、空气两种介质中的频率特性进行了数值仿真研究,并分析了阻流体的直径和流速对静绕流柱下涡旋脱落频率的影响。仿真结果显示,压电振子在液体中的固有频率比在空气中的小；涡旋脱落的频率随着阻流体直径的增大而减小,随着流速的增大而增大。选择用PVDF材料制作压电振子并在此基础上搭建了水下流致振动能量收集系统的实验平台,分别从阻流体直径、流速、压电振子的尺寸参数三个方面研究它们对压电振子能量收集性能的影响。实验结果表明,随着阻流体直径和流速的增加压电振子能量收集的性能越好。另外,压电振子能量收集的性能还与其自身的宽度和厚度成正比,与长度成反比。上述理论、仿真分析和实验结果验证了基于PVDF的水下流致振动能量收集系统有较高的能量收集效率,为水体监测用无线传感器节点供能提供了一种有效的解决途径。