Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Mirdamadi,Reza Tikkani
سیدحمیدرضا میردامادی (استاد راهنما) رضا تیکنی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Milad Hafezi
میلاد حافظی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
An aeroelastic energy harvester is investigated in this thesis. An aeroelastic energy harvester is modeled as a cantilever beam with an airfoil attached by a revolute joint to its free end. A piezoelectric patch is located toward the clamped end of the said beam. The goal is to analyze the effect of position of a point mass, located on different places on the beam, on the onset of flutter instability. Also, calculating the response of system after the flutter occurrence is done in order to have a better understanding of the amount of energy that is harvested. Mathematical models include both linear and nonlinear aeroelastic models. For flutter analysis a linear model, peters finite sate model, is used. The nonlinear part of the problem is modeled by ONERA dynamic stall model in order to include the effects of vortices and dynamic stall. Flutter onset airspeed and also system response is modeled for ten different locations for the point mass on the beam. After plotting the results, it shows that as long as the mass goes along the beam toward its free end, the onset of flutter doesn’t change much until it reaches the middle of beam. After passing the middle point of the beam, the onset speed of flutter drops down rapidly. The area under the electrical charge, shows no significant change regarding the point mass movement toward the free end until the mass reaches almost the middle of beam where it drops drastically by moving the point mass beyond the middle of the beam toward its free end thus harvesting less energy. The calculations showed the best potion for mass on the beam is 56 percent of the beam from the clamped side. It concludes, in order to have extended range of energy harvesting from airflow, a point mass is needed to be located at the free end of beam so that the flutter would happen in lower airspeed. But after the occurrence of flutter the point mass is needed to be retracted toward the clamped side and be located in the middle of the beam preferably by a drag powered device, where it can harvest the largest amount of energy. This results in more energy harvesting and wider range simultaneously. Keywords: Energy harvesting, Aeroelasticity, Airfoil, ONERA model, Peters model, Theodorson model, Dynamic stall, Piezoelectric, Flutter, Nonlinear response .
در این جهان که در بحران انرژی به سر می برد، این نیاز وجود داشته که بشر بتواند، از هدررفت انرژی جلوگیری کند برداشت گر هواکشسان، گزینه ای برتر شناخته می شود. برای براورده سازی هدف برداشت بیشتر، سامانه باید در ناپایداری فلاتر به سر برد.. در این پژوهش، تلاش بر این بوده است تا بازده سامانه با روشی نوین افزایش یابد. یک تیر یک سر گیردار در نظر گرفته می شود که در سر گیردار آن، پاره ای از پیزوالکتریک قرار دارد و در سر آزادش یک بالواره لولا شده است. جرم متمرکزی بر روی تیر در نظر گرفته می شودکه می تواند از ابتدا تا انتها بر روی سامانه بلغزد. هدف، بررسی سرعت شروع فلاتر و پاسخ غیرخطی سامانه پس از رخداد فلاتر است. از میان مدل های خطی تئودورسون و پیترز، مدل پیترز به دلیل سادگی و کاربرد بهتر برای بررسی فلاتر انتخاب می شود. برای بررسی پاسخ غیرخطی، از مدل ONERA استفاده می شود که رفتار واماندگی پویا را بیان می کند. این، دلیل غیرخطی بودن رفتار سامانه است. با مدل های پیشنهادی، جرم لغزنده در ده نقطه قرار می گیرد. هر بار نتیجه ها، برای یک سرعت هوای مشخص، اندازه گیری می شود که به مقدار کافی دور از حالت گذار از پایداری به ناپایداری باشد. نتیجه های به دست آمده، گویای این هستند که هرچه جرم به سمت سر آزاد جابه جا شود سرعت آغاز فلاتر، کم تر می شود. از سویی دیگر، با حرکت جرم به انتها، انرژی برداشت شده، کاهش می یابد.حرکت جرم به سمت سر آزاد، در ابتدا اندکی سرعت فلاتر را کاهش می دهد اما سپس تا میانه ی تیر سرعت رخداد فلاتر تغییر زیادی نمی کند.از میانه ی تیر به بعد سرعت شروع فلاتر ناگهان شروع به افت می کند. این سرعت بین 87/1 تا 42/1 متر برثانیه تغییر می کند. میزان بار برداشت شده نیز به همین ترتیب است. حرکت جرم تا میانه ی تیر، اثر چشمگیری ندارد، اما پس از عبور از میانه ی تیر، ناگهان به شدت افت می کند. بهترین محل جرم، برای برداشت انرژی در 56 درصد از طول تیر است. دستاورد این تحقیق، این نتیجه گیری کلی است که رفتار مطلوب تر سامانه این است که در آغاز برداشت انرژی، جرم در انتهای تیر باشد تا زودتر به ناپایداری فلاتر برسد، اما در ادامه با افزایش سرعت جریان، به وسیله ی ساختاری که با نیروی پسا کار می کند، به میانه ی تیر جابه جا شود جایی که بیشترین برداشت انرژی را داراست. کلید واژگان : برداشت انرژی، هواکشسانی، بالواره، پیزوالکتریک، فلاتر، پاسخ غیرخطی، مدل ONERA، واماندگی پویا، مدل پیترز، مدل تئودورسون.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی