Skip to main content
SUPERVISOR
Hassan Nahvi,Saeed ZeiaeiRad
حسن نحوی (استاد راهنما) سعید ضیائی راد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ebrahim Fatemi Haghighi
ابراهیم فاطمی حقیقی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
In this thesis, a vibrational energy harvester is provided. The proposed model is an array with radial arrangement to increase the amount of energy produced by the system and reduce the sensitivity to the excitation direction. The model is an array with assumptions of nonlinear system and multiple frequency. The array includes four piezoelectric cantilevers with ferromagnetic substrates and permanent magnet that is on a spring in the middle of array. Middle magnet causes nonlinear behavior in the harvester. Mathematical model is developed to simulate the electromechanical behavior of the harvester. Interaction betweens the middle magnetic and the cantilever is taken into account in simulation. Differential equations that governs the electromechanichal behavior of the system was obtained from Lagrange equation that is solved numerically. With numerical simulations electromechanical behavior in different excitation domains for harmonic and random excitation with linear and nonlinear behaviors of the system is studied. The behavior of the system is also investigated in linear and nonlinear modes, in the absence and presence of middle magnet and spring, respectively. Two kind of cantilever, one of them without tip mass and the other with tip mass is used to harvest energy from multiple frequencies. The output voltage, power and cantilever tip displacement were obtained. The results have shown that the amount of voltage obtained from the beam having a tip mass is greater than that of the beam without the tip mass. The power of the system is approximately equal in both harmonic and random excitation with linear and nonlinear behavior of the system. Results were compared with the test in similar models and satisfactory results were obtained. Multi-frequency energy harvesters increased bandwidth of the received energy. Keywords: Piezoelectric; Nonlinear multi-frequency converter; energy harvesting; broadband vibration
: در این پایان‌نامه یک برداشت‌کننده انرژی ارتعاشی ارائه‌شده است. در مدل پیشنهادی سامانه‌ای با آرایش شعاعی در نظر گرفته‌شده است تا سبب افزایش مقدار انرژی تولیدشده توسط سیستم شود. مدل مذکور سامانه‌ای با رویکرد فرکانس چندگانه و رفتار غیرخطی است. سامانه شامل چهار تیر پیزوالکتریک با زیر لایه فرومغناطیس به همراه یک آهن‌ربای دائم که بر روی فنر در مرکز سامانه است. وجود آهن‌ربای میانی سبب ایجاد رفتار غیرخطی در برداشت‌کننده می‌شود. جهت شبیه‌سازی رفتار الکترومکانیکی برداشت‌کننده یک مدل ریاضی بسط داده‌شده است. اندرکنش مغناطیسی بین آهن‌ربای میانی و تیرها در شبیه‌سازی در نظر گرفته‌شده است. با استفاده از روش لاگرانژ معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتار الکترومکانیکی سیستم به‌دست‌آمد. معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتار الکترومکانیکی سیستم به‌صورت عددی حل شدند. با استفاده از شبیه‌سازی عددی انجام‌شده بر روی مدل ریاضی، رفتار الکترومکانیکی برداشت‌کننده در دامنه‌های تحریک متفاوت و تحریک‌های هارمونیک و اتفاقی موردبررسی قرار گرفت. رفتار سیستم نیز در دو حالت خطی یعنی در نبود آهنربای میانی و غیرخطی در حالت وجود آهن‌ربا و فنر میانی بررسی‌شده است. در سامانه از دو نوع تیر متفاوت یکی از آنها دارای جرم نوک ودیگری بدون جرم نوک برای برداشت در فرکانس‌های چندگانه استفاده‌شده است. میزان ولتاژ و توان استحصالی به همراه جابه‌جایی نوک تیر به‌دست آمدند. نتایج نشان داده است که میزان برداشت ولتاژ از تیر دارای جرم نوک از تیر بدون جرم نوک بیشتر است. میزان توان استحصالی از سیستم در تحریک هارمونیک و اتفاقی برای سیستم در هر دو حالت خطی و غیرخطی تقریبا برابر شده است. نتایج استخراجی با نتایج حاصل از تست در مدل عملی مشابه مورد مقایسه قرار گرفت و با تقریب خوبی نتایج یکسانی به‌دست آمد. برداشت‌کننده انرژی آزمایش موجود با استفاده از رویکرد چند فرکانس بودن سبب افزایش پهنای باند دریافت انرژی شده است. کلمات کلیدی: پیزوالکتریک، سامانه چند فرکانس غیرخطی، برداشت انرژی، ارتعاشات پهن باند

ارتقاء امنیت وب با وف بومی