برداشت انرژی از ارتعاشات تیر با وصله پیزوالکتریک تحت جرم غیرتماسی گذرا قابل استفاده در سرعت‌گیرها

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان 8415683111، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان 8415683111، ایران

3 دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده مهندسی مکانیک

doi
10.61186/masm.4.4.579
چکیده

در این پژوهش، رویکردی نوین برای برداشت انرژی از عبور خودروها از روی سرعت‌گیر با استفاده از مواد پیزوالکتریک ارائه شده است. هدف اصلی، تبدیل ارتعاشات مکانیکی ناشی از حرکت خودروها به انرژی الکتریکی برای تامین انرژی دستگاه‌های کم‌مصرف شهری، مانند حسگرهای ترافیکی و چراغ‌های هشدار خیابانی است. به‌منظور شبیه‌سازی، از یک مدل تیر یک‌سرگیردار مجهز به وصله‌ پیزوالکتریک استفاده شده که توسط نیروی مغناطیسی به صورت غیرتماسی تحریک می‌شود. معادلات حرکت این سیستم به روش اویلر-برنولی استخراج و با استفاده از نرم‌افزار متلب حل شده‌اند. اعتبارسنجی مدل با آزمایش‌های تجربی برای دو سرعت جرم عبوری و سه فاصله جرم از تیر انجام گرفته و نتایج نشان‌دهنده دقت مناسب مدل ریاضی در تطابق با داده‌های تجربی هستند. تحلیل‌ها حاکی از آن است که افزایش سرعت جرم عبوری باعث کاهش ولتاژ خروجی شده و افزایش فاصله جسم از آهنربا نیز منجر به کاهش نیروی مغناطیسی و افت ولتاژ تولیدی می‌شود. همچنین، بررسی‌ها نشان می‌دهد که در تنظیمات بهینه، این سیستم می‌تواند راندمان مناسبی در تولید توان ارائه دهد.