پديد آورنده :
قاضي عسگر، عليرضا
عنوان :
برداشت انرژي الكتريكي از صفحات پيزوالكتريك قرار گرفته در محفظه صوتي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مكانيك
صفحه شمار :
هفت، 76ص.: مصور
استاد راهنما :
سعيد ضيايي راد، رضا تيكني
توصيفگر ها :
مواد هوشمند , آكوستيك
استاد داور :
حسن نحوي، محمد دانش
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/07/17
چكيده فارسي :
چكيده برداشت انرژي بر پايهي مواد پيزوالكتريك يكراه كارآمد براي تبديل انرژي ارتعاشات محيط به انررژي الكتريكري قابرلاسرتفاده اسرت برداشت انرژي توسط پيزوالكتريك ميتواند بهعنوان يك منبع توان پايدار و سبز براي انواع وسايل الكتريكي مانند حسگررهرا و وسرايل پزشكي جاسازيشده در بدن انسان مورداستفاده قرار گيرد هرچند برداشت انرژي در حوزه صروت و آكوسرتيك جراي مطالعره بيشرتري دارد هدف اين پاياننامه مطالعه و برداشت انرژي الكتريكي از صوت و آكوستيك بهويژه در لولهها و محفظرههراي صروتي اسرت برراي تحقق اين هدف نخست مدل دقيقي براي تيرهاي مركب پيزوالكتريك ارائهشده است سيستم برداشت كننده شامل يك تير يكسر درگير به همراه يكاليه پيزوالكتريك متصل به آن است همچنين با استفاده از نرمافزار انسيس مدلي جهرت برداشرت انررژي از صروت در نظرر گرفتهشده است براي تحقق اين موضوع از يك محفظه صوتي استفاده ميشود كه در داخل آن تيرهاي مركب پيزوالكتريك قرارگرفتره است محفظه صوتي با فركانسي برابر با فركانس طبيعي اول خود تحريكشده و يك موج ايستا در داخل محفظه صوتي ايجاد ميگرردد موج صوتي ايجادشده سبب ارتعاش تيرهاي پيزوالكتريك و توليد ولتاژ ميگردد برهمنظرور افرزايش انررژي برداشرتشرده طرول محفظره صوتي بهگونهاي انتخاب ميشود كه فركانس اول محفظه و فركانس اول تير پيزوالكتريك برابر يكديگر شوند با نزديك شدن به انتهراي محفظه صوتي گراديان فشار كاهشيافته بنابراين مقدار ولتاژ و توان كاهش مييابد تعداد مختلفري از تيرهراي مركرب پيزوالكتريرك در آرايشهاي متفاوت بهمنظور افزايش ولتاژ در محفظه صوتي مدل ميشوند جهت صحت سنجي از مدلي شامل از محفظه صوتي به همراه يك تير مركب پيزوالكتريك استفادهشده است نتايج حاصل از آزمون تجربي با نتايج حاصل از نرمافزار انسيس مقايسهشده است كلمات كليدي مواد هوشمند برداشت انرژي صوت آكوستيك تير پيزوالكتريك محفظه صوتي
چكيده انگليسي :
77 Energy Harvesting from PZT Plates Located in Sound Transmitting Channel Sayed Alireza Ghaziasgar Email a ghazi@me iut ac ir Date of submission Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language Farsi Supervisor Saeed Ziaei Rad Email szrad@cc iut ac ir Supervisor Reza Tikani Email r tikani@cc iut ac irAbstract Piezoelectric based energy harvesting is an efficient way to convert ambient vibration energy into usableelectric energy The piezoelectric harvester can work as a sustainable and green power source for differentelectric devices such as sensors and implanted medical devices However harvesting energy from soundneed more research and investment This dissertation aimed to study and analyze the piezoelectric basedenergy harvesting from sound especially in pipes and acoustic resonator To reach that aim a moreaccurate model for piezoelectric composite beams was built first which can be adopted for the modeling ofdifferent kinds of energy harvesters The apparatus consists of a cantilevered beam harvester with apiezoelectric layer Matlab and Ansys15 are used for analysis Harvesting system includes an acousticresonator and cantilever beams that are locating inside the acoustic resonator A coupled electromechanicalmodal model based on Euler Bernoulli theory was used The model includes both direct and inversepiezoelectric effects and can provide a better prediction for the dynamic response and energy output of aharvester The quarter wavelength acoustic resonator is used in its first eigen frequency The amplifiedacoustic pressure inside the tube drives the vibration motions of piezoelectric plates resulting in thegeneration of electricity due to the direct piezoelectric effect In order to increase the amount of theharvested energy the acoustic resonator length has been designed to have the same eigen frequency as eachpiezoelectric plates To increase the total voltage and power multiple PZT plates were placed inside thetube The number of PZT plates to maximize the voltage and power is limited due to the interruption of airparticle motion by the plates It has been found to be more beneficial to place the piezoelectric plates in thefirst half of the tube rather than along the entire tube An incident sound pressure level is 100 dB Threedifferent arrangement of piezoelectric plates are used the aligned and zigzag configurations With thezigzag configuration which has the more open path for acoustic air particle motions the significantincreases in the harvested voltage and power have been observed Keywords Smart material Energy harvesting Sound Acoustic PZT plates Cantileverbeams Acoustic resonator
استاد راهنما :
سعيد ضيايي راد، رضا تيكني
استاد داور :
حسن نحوي، محمد دانش
