برداشت انرژی از امواج آب با تیر پیزوالکتریک باله‌دار و بدون باله: مطالعه تجربی

Abstract

در این مقاله، برداشت‌کننده انرژی پیزوالکتریک از نوع تیرهای یک‌سرگیردار با قابلیت زاویه‌دار شدن نسبت به راستای عمودی و همچنین همراه با باله‌ای مستطیلی شکل متصل به انتهای برداشت‌کننده مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از مطالعه حاضر، بررسی اثر پارامترهای طراحی مانند زاویه تمایل برداشت‌کننده انرژی، فاصله آن از منبع موجی، عمق فرورفتگی تیر و وجود یا عدم وجود باله در انتهای تیر، روی ولتاژ مؤثر خروجی برداشت‌کننده انرژی است. بازدهی پایین مهم‌ترین محدودیت پیشروی برداشت‌کننده‌های انرژی پیزوالکتریک است و به همین دلیل استفاده از روش‌های مبتنی بر طراحی آزمایش و بهینه‌سازی با هدف افزایش بازدهی برداشت‌کننده‌های پیزوالکتریک، ضروری است. جهت اجرای مطالعه تجربی، طراحی آزمایش‌ها با استفاده از روش مرکب مرکزی و آنالیز مدل تجربی و بهینه‌سازی پارامترهای طراحی با استفاده از روش رویه‌های پاسخ صورت‌گرفته است. همچنین اثر تجهیز برداشت‌کننده انرژی به باله روی ولتاژ نهایی بررسی شده است. مشاهده شد که شرایط بهینه برای هر دو حالت برداشت‌کننده باله‌دار و بدون باله، معادل فاصله تیر از موج‌ساز برابر با 20 سانتی‌متر و عمق نفوذ 6 سانتی‌متر است. همچنین زاویه تمایل بهینه در حالت بدون باله برابر با 6/7 درجه و در حالت باله‌دار برابر با8/5 درجه است.