بررسی تجربی استحصال‌کننده‌ انرژی از ارتعاشات ناشی از گلوپینگ به کمک مواد پیزوالکتریک

Abstract

در این پژوهش یک سیستم برداشت انرژی از ارتعاشات ناشی از گلوپینگ با استفاده از سینک‌های غیرخطی استحصال انرژی طراحی شده است. به همین منظور، معادلات حرکت و سیستم برداشت کننده‌ی 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 هندسه‌ی سطح مقطع برای جسم بلاف بررسی شده است و نتایج با روش هارمونیک بالانس تایید شده است. این نتایج نشان می‌دهد که سطح مقطع مثلثی می‌تواند انرژی بیشتری را تولید کند. با استفاده از این نتیجه، در گام دوم تاثیر مقاومت الکتریکی بر سیستم بررسی شده است و نتایج نشان می‌دهد که بیشترین انرژی برای مقدار مقاومت الکتریکی بیش از lrm;1 MΩlrm; تولید می‌شود. 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 می‌دهد، در صورتی که دامنه‌ی ارتعاشات جسم بلاف ثابت باقی می‌ماند. بنابراین، سیستم برای حداکثر مقدار ممکن جرم نوک یعنی 35.3 gr طراحی می‌شود. نهایتا، این سیستم با مقطع مثلثی جسم بلاف و مقدار مقاومت الکتریکی میانگین lrm;10 MΩ و در سرعت باد lrm;2.5 m/s lrm;می‌تواند ولتاژ 700 mVlrm; را تولید کند. این سیستم با جرم کل کمتر از lrm;500 grlrm; و ارتعاشات با دامنه‌ی پایین طراحی شده است تا در سرعت‌های پایین باد، مناسب عمل کند و مدلی کارآمد را برای سیستم‌های استحصال انرژی با توان کم معرفی نماید.