دانشجو: آقای متین رجبی
استاد راهنما: دکتر مصطفی اسماعیلی
زمان: چهارشنبه ۸ بهمن ماه ۱۴۰۴ ساعت: ۱۰:۳۰
مکان: دانشکده فنی و مهندسی کلاس ۲۰۳
چکیده:افزایش تقاضای جهانی انرژی و حرکت بهسوی توسعه انرژی پاک، ضرورت بهرهگیری از منابع انرژی تجدیدپذیر و فناوریهای نوین برداشت انرژی را بیش از پیش آشکار ساخته است. در میان روشهای مختلف، بهرهبرداری از نوسانات ناشی از جریان بهعنوان یک مکانیزم پایدار، کمهزینه و سازگار با محیطزیست، یک روش کارآمد برای برداشت انرژی تجدیدپذیر فراهم میکند و پتانسیل قابلتوجهی را برای تأمین انرژی حسگرهای بیسیم، سازههای هوشمند، تجهیزات الکترونیکی با توان پایین و اینترنت اشیا از خود نشان داده است. باتوجه به اهمیت نیاز به پژوهش و یافتن سازوکارهای بهینه در این موضوع، این پژوهش به بررسی جامع آزمایشگاهی عملکرد برداشت انرژی الکتریکی پیزوالکتریک در چینشهای تکی و دوتایی پشتسرهم اجسام بلاف در جریان باد اختصاص یافته است.
در مرحله نخست، رفتار نوسانی، دامنه ارتعاشات، ولتاژ و توان برداشتشده از نوسانات ناشی از جریان در اجسام بلاف منفرد با مقاطع دایروی، مربعی و بیضوی مورد آزمایش قرار گرفته و اثر تغییرات سرعت جریان و الگوهای نوسانی ایجاد شده بر خروجی انرژی برداشت شده از طریق مبدل پیزوالکتریک تحلیل شدند. در ادامه، به هدف اصلی پژوهش یعنی مطالعه برداشت انرژی از ارتعاشات ناشی از جریان در اجسام بلاف پشتسرهم در تونل باد و در پیکربندیهای دوتایی اجسام بلاف پرداخته شد. در هر مورد سه فاصله مختلف بین استوانهها و نسبتهای ابعادی گوناگون مطالعه شدند تا نقش موقعیت استوانه بالادست و پاییندست بر دامنه نوسانات، ولتاژ و توان برداشتشده مشخص گردد. نتایج نشان دادند که چینش پشتسرهم، باعث تغییر ساختار گردابهها و ایجاد شرایطی بهمراتب مناسبتر برای تقویت نوسانات در برخی پیکربندیها میشود؛ بهگونهای که در مواردی، استوانه پاییندست توان بیشتری نسبت به استوانه بالادست تولید میکند. برای چینش دو استوانه مربعی پشتسرهم بیشترین توان متوسط برداشتشده در کوتاهترین فاصله و۱۱۲/۸% بیشتر از حالت تکاستوانه مربعی بود. همچنین برداشتکنندههای پشتسرهم در حالتی که مقطع دو جسم بلاف به شکل بیضوی باشد، بهترین عملکرد در توان خروجی را نمایش دادند. در بهترین چینش دو استوانه بیضوی پشتسرهم میانگین توان برداشت شده در کل بازه سرعتی در استوانه بالادست ۵۳۷% و در پاییندست ۵۵۱% نسبت به استوانه بیضوی تکی افزایش داشته است.
در پایان، بهمنظور تکمیل نتایج تجربی و مدلسازی دقیقتر ارتباط میان پارامترهای جریان، دامنه ارتعاشات و توان برداشتشده، چند مدل مختلف یادگیری ماشین برای پیشبینی دامنه نوسانات و توان برداشتشده توسعه داده شدند. نتایج بهدستآمده از پژوهش پتانسیل قابلتوجه آرایشهای پشتسرهم را برای توسعه برداشتکنندههای انرژی برای کاربردهای مختلف نشان میدهد.
|