Skip to main content
SUPERVISOR
Saeed ZeiaeiRad,Reza Tikkani
سعید ضیائی راد (استاد راهنما) رضا تیکنی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Reihaneh Hadipour hafshjani
ریحانه هادی پورهفشجانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Acoustic Energy Harvesting from Sonic Crystals with Cavities Using Piezoelectric Layers
The importance of discussing energy and its harvesting from the environment has been one of the major challenges for researchers in recent years. Sound is recognized as one of the natural sources of energy that can be harvested. In this thesis, first ways to harvest acoustic energy are presented. One of them is sonic crystals, so that if the incision is made in regular cylinders by removing one of the cylinders, there will be a concentration of sound pressure at the cavity. This difference in pressure created can vibrate a beam with piezoelectric patch and converts the mechanical energy of it into electrical energy. In this project, in addition to simulating the regular square arrangement with the CAMSOL and computing the accuracy of the simulation, various other configurations such as the rhombic or rectangular grid, the combination of square-rhombic or square-rectangular grids, and the removal of non-center locations are simulated. In each of these configurations, there is a model with concentration of sound pressure and the increase in sound pressure level. In these configurations, the possibility of energy harvesting with PVDF has been investigated. One of the arrangements with the square-rhombus grid had the best result and energy. In this square-rhombic arrangement, a voltage of 11.34 mV at a frequency of 4220.4 Hz and 4.15 nW with 15 k? resistance can be obtained. These values are slightly greater than the results obtained from the regular square arrangement. The optimum cylinder's diameter and filling fraction is also obtained by the Taguchi method. Therefore, it can be concluded that a device design can extract electrical energy from acoustic energy and it can be used in noisy routes for a variety of uses. Keywords: Sound, Acoustic Energy Harvesting, Sonic Crystals, Piezoelectric, Sound Pressure Level
اهمیت بحث انرژی و برداشت آن از محیط اطراف یکی از چالش‌‌های مهم محققان در سال های اخیر بوده‌‌است. صوت به عنوان یکی از منابع طبیعی انرژی شناخته‌‌شده‌‌است و می‌‌توان از آن بازیاب انرژی داشت. راه‌‌هایی برای برداشت انرژی صوتی معرفی شده‌‌است. یکی از آن‌‌ها کریستال‌‌های صوتی است، به این صورت که اگر در سیلندرهای منظم چیده شده، با برداشتن یکی از سیلندرها آخال ایجاد شود، در نقطه‌‌ی حذف سیلندر، تمرکز فشار صوت رخ خواهد داد. این اختلاف فشار ایجاد شده، می‌‌تواند یک پیزوالکتریک را به ارتعاش در آورد و تبدیل به انرژی الکتریکی کند. در این پروژه سعی بر این است که علاوه بر شبیه‌‌سازی چینش منظم مربعی معرفی شده با نرم‌‌افزار المان‌‌محدود کامسول و سنجش صحت شبیه‌‌سازی، چینش‌‌های مختلف دیگر مانند شبکه‌‌ی لوزی یا مستطیل، ترکیب شبکه‌‌های مربعی-لوزی یا مربعی-مستطیلی و برداشتن سیلندر از محل‌‌هایی دیگر غیر از وسط نیز شبیه‌‌سازی شود. در هرکدام از این شبکه ها، چینشی هست که تمرکز فشار صوت و افزایش سطح فشار صوت رخ می‌‌دهد. در این چینش ها امکان برداشت انرژی با پیزوالکتریک PVDF بررسی شده‌‌است. یکی از چینش ها با شبکه مربعی-لوزی، بهترین نتیجه و انرژی را داشته است. در این چینش مربعی-لوزی میزان ولتاژ mV 34/11 در فرکانس Hz4/4220 و توان nW 15/4 با مقاومت k? 15 قابل برداشت است. این مقادیر از نتایج به دست آمده از چینش منظم مربعی، مقداری بیش تر هستند. همچنین با روش تاگوچی قطر سیلندرها و ضریب شکاف بهینه بدست می‌آید. بنابراین می‌‌توان نتیجه‌‌گیری کرد که با طراحی دستگاهی می‌‌توان انرژی الکتریکی، از انرژی صوتی برداشت کرد و از این دستگاه می‌‌توان در مسیرهای پر سر و صدا برای مصارف گوناگون استفاده نمود. کلمات کلیدی: صوت، برداشت انرژی صوتی، کریستال صوتی، پیزوالکتریک، سطح فشار صوت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی