بررسی تجربی استحصال کننده انرژی از ارتعاشات ناشی از گلوپینگ به کمک مواد پیزوالکتریک

در این پژوهش یک سیستم برداشت انرژی از ارتعاشات ناشی از گلوپینگ با استفاده از سینک های غیرخطی استحصال انرژی طراحی شده است. به همین منظور، معادلات حرکت و سیستم برداشت کننده ی انرژی نوشته شده است و نتایج تئوری با نتایج آزمایش تجربی مقایسه شده است. سپس، سه گام برای عملکرد موثر سیستم ارائه شده است. در گام اول، سه هندسه ی سطح مقطع برای جسم بلاف بررسی شده است و نتایج با روش هارمونیک بالانس تایید شده است. این نتایج نشان می دهد که سطح مقطع مثلثی می تواند انرژی بیشتری را تولید کند. با استفاده از این نتیجه، در گام دوم تاثیر مقاومت الکتریکی بر سیستم بررسی شده است و نتایج نشان می دهد که بیشترین انرژی برای مقدار مقاومت الکتریکی بیش از ‎۱ MΩ‎ تولید می شود. در سومین گام، تاثیر مقدار جرم نوک بر سیستم بررسی شده است و نشان داده شده است که افزایش مقدار جرم نوک توان تولیدی را افزایش می دهد، در صورتی که دامنه ی ارتعاشات جسم بلاف ثابت باقی می ماند. بنابراین، سیستم برای حداکثر مقدار ممکن جرم نوک یعنی ۳۵.۳ gr طراحی می شود. نهایتا، این سیستم با مقطع مثلثی جسم بلاف و مقدار مقاومت الکتریکی میانگین ‎۱۰ MΩ و در سرعت باد ‎۲.۵ m/s ‎می تواند ولتاژ ۷۰۰ mV‎ را تولید کند. این سیستم با جرم کل کمتر از ‎۵۰۰ gr‎ و ارتعاشات با دامنه ی پایین طراحی شده است تا در سرعت های پایین باد، مناسب عمل کند و مدلی کارآمد را برای سیستم های استحصال انرژی با توان کم معرفی نماید.

کلیدواژه ها:

Energy harvesting ، Experimental study ، Galloping ، Piezoelectric material ، استحصال انرژی ، بررسی تجربی ، گلوپینگ ، مواد پیزوالکتریک