بررسی اثر چیدمانهای متفاوت تیر پیزوالکتریک در برداشت انرژی از ارتعاشات گردابهای حول سیلندر دایرهای
نویسندگان
1 گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
2 گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
doi
10.22060/mej.2024.22869.7687چکیده
در این تحقیق به منظور برداشت انرژی از پدیده ارتعاشات ناشی از گردابه جریان سیال، از مدل سیلندر و تیر پیزوالکتریک استفاده شده است. با توجه به اینکه چیدمانهای مختلف تیر پیزوالکتریک میتواند در میزان انرژی استحصال شده تأثیرگذار باشد در این مطالعه سه مدل چیدمان نصب تیر یکسرگیردار پیزوالکتریک در گردابههای پشت سیلندر دایرهای بررسی شده است. بدین منظور یک مدل کوپل سه طرفه سیال- جامد-پیزوالکتریک به صورت عددی در رژیم جریان سیال آشفته، لزج و ناپایا تعریف شده است. در چیدمان اول، یک تیر، در چیدمان دوم، سه تیر با آرایش موازی و در چیدمان سوم، سه تیر با آرایش مثلثی در گردابههای موجود در پشت سیلندر دایرهای قرار میگیرند و شبیهسازیها به ازای مقادیر مختلف مقاومت الکتریکی و تأثیر آن بر دامنه ارتعاشات، نسبت فرکانس، ولتاژ و توان خروجی بررسی میشود. در گام اول مقدار فرکانس ریزش گردابههای جریان سیال در هر یک از چیدمانها اندازهگیری شده است. در گام دوم نشان داده شده است که بیشترین دامنه نوسان و نسبت فرکانس در مقدار مقاومت 1000 اهم میباشد و با افزایش مقاومت، مقدار آن کم میشود. در گام سوم نشان داده شده است که با افزایش مقاومت، ولتاژ تولیدی به طور قابلتوجهی افزایش مییابد و حداکثر ولتاژ در مقدار مقاومت ۱00 مگااهم حاصل میشود و در مقابل حداکثر توان در مقادیر کم مقاومت الکتریکی بهدست میآید. در نهایت مشخص میشود که در آرایش موازی تیرها به دلیل میرایی کمتر ناشی از برهمکنش قویتر بین تیرها و لایههای برشی، دامنه ارتعاشی بزرگتر و خروجی الکتریکی بسیار بیشتری رخ میدهد.
