近年来,利用环境中的振动能量来实现微电子系统和无线传感设备的自供能,已经受到众多学者的关注。其中,颤振俘能作为一种具有频带较宽、发电效率较高等优点的自激激励、大幅值振动形式,已经逐渐成为现阶段压电振动俘能器的主要研究方向。颤振压电俘能器只能在临界颤振速度之后工作,在实际应用中气流速度范围太窄,无法在低速环境中有效的应用。基于拓宽翼型颤振压电俘能器的工作范围的目的,本文提出了一种磁力耦合式翼型颤振压电俘能器,通过引入非线性磁力来改变系统的等效刚度,以实现低速气流环境中的高效俘能。首先,本文结合振动学、流体力学、压电学和电磁学等多种学科知识,基于翼型颤振理论、压电俘能理论、电磁学理论和二元机翼经典理论,采用Euler–Bernoulli梁理论模型、Hamilton变分原理等相关知识确立了沉浮-俯仰运动的数学方程,采用非定常气动力理论和Dipole磁偶极子模型,并结合理论和实验得到俘能器结构参数。其次,本文基于所建立的数学模型,理论分析磁力、磁铁极化方向、磁铁初始间距和负载对振动响应和输出性能的影响规律。结果表明:磁斥力降低了结构的等效刚度,使得机翼的沉浮运动和俯仰运动更容易耦合,俘能器能够在更小的风速下发生颤振。可以通过改变磁铁初始间距来改变非线性磁力,从而改变翼型颤振压电俘能器系统的等效刚度,磁间距越小,非线性磁力的影响越大。接着,再利用CFD方法,对磁力耦合式翼型颤振压电俘能系统进行多物理场仿真分析。揭示了机翼附近的内部流场特征并实时获取气动力和扭矩,从而可以即时掌握内部的流场特征、振动响应和能量俘获特性,并将多物理耦合场仿真结果与实验结果相对比。研究表明:仿真结果与理论分析结果有较好的一致性,验证本文采用非定常气动力模型模拟实际气动力和气动力矩的正确性。最后,本文研制俘能器样机,并利用风洞进行实验测试,验证数学模型的正确性。本文通过引入磁力拓宽翼型颤振压电俘能器的工作频带,以适应自然界低速风场环境,为压电俘能器将来的实际应用奠定了一定基础。