مطالعه تجربی و عددی برداشت انرژی از بارگذاری هارمونیک وارد بر بال میکروپهپادهای دارای نسبت منظری بالا

در این پژوهش با استفاده از مواد پیزوالکتریک یک میکرو ژنراتور به منظور تامین انرژی مدارهای الکتریکی یک میکروپهپاد طراحی شده است. برای این منظور، یک بال کامپوزیتی کامل هواپیما شامل تمامی اجزای سازه ای آن مانند ریب ها، اسپارها و پوسته ها به کمک نرم افزار COMSOL multiphysics طراحی شد. بر روی اسپار این بال یک قطعه از جنس پیزوالکتریک مدل سازی شده است. این بال به صورت تیر یکسر گیردار مدل شده که انتهای آن با فرکانس ها و دامنه های مشخص به صورت نوسانی تحریک می شود. در طی نوسان، میزان تنش و کرنش اجزای بال با استفاده از روش المان محدود کسب شده و اختلاف پتانسیل با کوپل معادلات حاکم پیزوالکتریک با کرنش ها محاسبه شده است. پس ازآن، یک مدل آزمایشگاهی با مشخصات کاملا مشابه با مدل عددی ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته است. به منظور صحت سنجی، نتایج به دست آمده از حل عددی با نتایج حاصل از آزمایش تجربی مقایسه شده اند. سپس اثر متغیرهایی همچون نسبت منظری بال، ابعاد مواد پیزوالکتریک و ضخامت اسپار بر میزان اختلاف پتانسیل ایجادشده مورد مطالعه قرار گرفته است. در نهایت، نتایج به دست آمده موردبحث و بررسی قرارگرفته اند.

کلیدواژه ها:

Piezoelectric ، MAV ، Energy Harvesting ، Aspect Ratio ، پیزوالکتریک ، میکروپهپاد ، برداشت انرژی ، نسبت منظری