11509

10572

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مكانيك

1395

چهارده، 77ص.: مصور

1395/07/17

مهندسي مكانيك

ID10572

چكيده در اين جهان كه در بحران انرژي به سر ميبرد اين نياز وجود داشته كه بشر بتواند از هدررفت انرژي جلوگيري كند برداشت گر هواكشسان گزينهاي برتر شناخته ميشود براي براوردهسازي هدف برداشت بيشتر سامانه بايد در ناپايداري فالتر به سر برد در اين پژوهش تالش بر اين بودهاست تا بازده سامانه با روشي نوين افزايش يابد يك تير يكسر گيردار در نظر گرفته ميشود كه در سر گيردار آن پارهاي از پيزوالكتريك قرار دارد و در سر آزادش يك بالواره لوال شده است جرم متمركزي بر روي تير در نظر گرفته مي شودكه مي تواند از ابتدا تا انتها بر روي سامانه بلغزد هدف بررسي سرعت شروع فالتر و پاسخ غيرخطي سامانه پس از رخداد فالتر است از ميان مدلهاي خطي تئودورسون و پيترز مدل پيترز به دليل سادگي و كاربرد بهتر براي بررسي فالتر انتخاب ميشود براي بررسي پاسخ غيرخطي از مدل ONERA استفاده ميشود كه رفتار واماندگي پويا را بيان ميكند اين دليل غيرخطي بودن رفتار سامانه است با مدلهاي پيشنهادي جرم لغزنده در ده نقطه قرار ميگيرد هر بار نتيجهها براي يك سرعت هواي مشخص اندازهگيري ميشود كه به مقدار كافي دور از حالت گذار از پايداري به ناپايداري باشد نتيجههاي به دست آمده گوياي اين هستند كه هرچه جرم به سمت سر آزاد جابهجا شود سرعت آغاز فالتر كمتر ميشود از سويي ديگر با حركت جرم به انتها انرژي برداشت شده كاهش مي يابد حركت جرم به سمت سر آزاد در ابتدا اندكي سرعت فالتر را كاهش ميدهد اما سپس تا ميانهي تير سرعت رخداد فالتر تغيير زيادي نميكند از ميانهي تير به بعد سرعت شروع فالتر ناگهان شروع به افت ميكند اين سرعت بين 78 1 تا 24 1 متر برثانيه تغيير مي كند ميزان بار برداشت شده نيز به همين ترتيب است حركت جرم تا ميانهي تير اثر چشمگيري ندارد اما پس از عبور از ميانهي تير ناگهان به شدت افت ميكند بهترين محل جرم براي برداشت انرژي در 65 درصد از طول تير است دستاورد اين تحقيق اين نتيجه گيري كلي است كه رفتار مطلوبتر سامانه اين است كه در آغاز برداشت انرژي جرم در انتهاي تير باشد تا زودتر به ناپايداري فالتر برسد اما در ادامه با افزايش سرعت جريان به وسيلهي ساختاري كه با نيروي پسا كار ميكند به ميانهي تير جابهجا شود جايي كه بيشترين برداشت انرژي را داراست كليدواژگان برداشت انرژي هواكشساني بالواره پيزوالكتريك فالتر پاسخ غيرخطي مدل ONERA واماندگي پويا مدل پيترز مدل تئودورسون

78 Flutter analysis of adaptive aeroelastic energy harvesting system Meelad Hafezi m hafezi@me iut ac ir Date of Submission 2016 06 22 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Hamid Reza Mirdamadi hrmirdamadi@cc iut ac irAbstract An aeroelastic energy harvester is investigated in this thesis An aeroelastic energy harvester ismodeled as a cantilever beam with an airfoil attached by a revolute joint to its free end A piezoelectricpatch is located toward the clamped end of the said beam The goal is to analyze the effect of position of apoint mass located on different places on the beam on the onset of flutter instability Also calculating theresponse of system after the flutter occurrence is done in order to have a better understanding of the amountof energy that is harvested Mathematical models include both linear and nonlinear aeroelastic models Forflutter analysis a linear model peters finite sate model is used The nonlinear part of the problem ismodeled 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 onthe beam After plotting the results it shows that as long as the mass goes along the beam toward its freeend the onset of flutter doesn t change much until it reaches the middle of beam After passing the middlepoint of the beam the onset speed of flutter drops down rapidly The area under the electrical charge showsno significant change regarding the point mass movement toward the free end until the mass reaches almostthe middle of beam where it drops drastically by moving the point mass beyond the middle of the beamtoward its free end thus harvesting less energy The calculations showed the best potion for mass on thebeam is 56 percent of the beam from the clamped side It concludes in order to have extended range ofenergy harvesting from airflow a point mass is needed to be located at the free end of beam so that theflutter would happen in lower airspeed But after the occurrence of flutter the point mass is needed to beretracted toward the clamped side and be located in the middle of the beam preferably by a drag powereddevice where it can harvest the largest amount of energy This results in more energy harvesting and widerrange simultaneously Keywords Energy harvesting Aeroelasticity Airfoil ONERA model Peters model Theodorson model Dynamic stall Piezoelectric Flutter Nonlinear response

حميدرضا ميردامادي

رضا تيكني

احمدرضا پيشه ور، سعيد ضيايي راد