پديد آورنده :
كاظمي، شهريار
عنوان :
بررسي تجربي تأثير پارامترهاي موج و سازه مبدل پيزوالكتريك روي برداشت انرژي از امواج سطحي آب
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، ۹۶ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمدرضا توكلي نژاد، مهدي نيلي احمدآبادي
توصيفگر ها :
مبدل پيزوالكتريكي انرژي امواج , برداشت انرژي , موج سطحي , موجساز گوه‌اي , دامنه موج , جهت‌گيري مبدل انرژي , RMS چگالي توان الكتريكي
استاد داور :
علي اكبر عالم رجبي، محسن ثقفيان
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/11/02
چكيده فارسي :
چکیده در چند دهه اخیر بحث برداشت انرژی از مباحث مهم مطالعاتی علوم مختلف بوده است از جمله روشهای جدید برای تأمین انرژی سیستمهای الکتریکی کم مصرف مورد استفاده در دریا بهرهگیری از انررژی مکرانیکی امرواج اسرت در ایرن روش برا اسرتفاده از ایجراد نوسان و کرنش دینامیکی در یک مبدل انرژی پیزوالکتریک انرژی مکانیکی ناشی از امواج دریا به الکتریسیته تبدیل میشود مزیت ایرن روش عدم نیاز به تعویض یا شارژ باتری سیستم مورد نظر و همچنین ذخیرهسازی انرژی فوق در باتری و خازن میباشد بره همرین منظرور در این پژوهش بحث برداشت انرژی الکتریکی از مبدل پیزوالکتریکی هنگام عبور امواج سرطحی در داخرل کانرال آب مرورد تحلیرل و بررسی آزمایشگاهی قرار گرفت ابتدا مبدل پیزوالکتریک مورد نظر طراحی و ساخته شد همچنین از یک موجساز گوهای تحت حرکت هارمونیک سینوسی برای تولید امرواج سرطحی مرنظم در داخرل بسرتر آزمرون کانرال آب اسرتفاده گردیرد در ایرن پرژوهش ترأثیر تغییرر پارامترهای موج از قبیل فرکانس زاویهای نوسانات دامنه طول موج و عمق آب پارامترهای سازه مبدل از جملره فرکرانس طبیعری میررا شده سازه بهوسیله تغییر در جهتگیری و جرم افزوده آن نروع جهرتگیرری جابجرایی سرر سرازه یکسرر گیرردار و در نهایرت مقاومرت الکتریکی بار سری شده با مدار مبدل بر ریشه دوم میانگین مربعات7 چگالی توان الکتریکی برداشتی بررسی شد نتایج بره دسرت آمرده از پژوهش نشان داد مؤثرترین پارامتر تأثیر گذار از موج جهت افزایش RMS چگالی توان الکتریکی برداشتی از مبدل انررژی مرورد نظرر افزایش دامنه آن است همچنین با تغییر جهتگیری سازه مبدل از حالت افقی و متقاطع با امرواج بره حالرت عمرودی و متقراطع برا امرواج بهطور میانگین افزایش 417 درصدی در RMS چگالی توان الکتریکی برداشتی ایجاد میشود تغییر جهتگیری مبدل از حالت عمودی و متقاطع با امواج به حالت افقی و موازی با امواج نیز در امواج با دامنه زیاد و عمق آب کم تغییر محسوسی برر تروان الکتریکری برداشرتی ایجاد نکرد اما در امواج با دامنههای کم و اعماق زیاد سبب افزایش توان الکتریکی برداشتی شد به صورتی که بهطور میانگین ایرن تغییرر جهتگیری سبب افزایش 67 77 درصدی در RMS چگالی توان الکتریکی برداشتی شد در نهایرت مقاومرت الکتریکری بهینره بررای 5 حالت محاسباتی جهت برداشت حداکثر چگالی توان الکتریکی محاسبه گردید و در حالت عمق آب 25 cm عمق مغرروق مروجسراز 74 cm فرکانس نوسرانات اینرورتر 44 Hz جررم کرل سرازه 711 gr و مقاومرت الکتریکری برار بهینره برابرر برا 631 k تحرت 981 حاصرل شرد همچنرین نیمری از انررژی جهتگیری عمودی حداکثر RMS چگالی توان الکتریکی برداشتی از مبردل برابرر الکتریکی برداشتی درون خازن مدار ذخیره ساز انرژی مبدل ذخیره شد کلمات کلیدی مبدل پیزوالکتریکی انرژی امواج برداشت انررژی مروج سرطحی مروجسراز گروهای دامنره مروج جهتگیری مبدل انرژی RMS چگالی توان الکتریکی Root Mean Square RMS
چكيده انگليسي :
Experimental Study of the Effect of Wave and Piezoelectric Energy Converters Structure Parameters on Energy Harvesting from Surface Waves Shahriar Kazemi Shahriar kazemi@me iut ac ir Date of Submission 2019 01 07 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mohammad Reza Tavakoli Mahdi Nili Ahmadabadi mrtavak@cc iut ac ir m nili@cc iut ac irAbstract In the past few decades the discussion of energy harvesting has been one of the major issues in thestudy of various sciences Among the new methods for the energy supply of low energy electrical systemsused in the sea is the use of mechanical energy of waves In this method using oscillation and dynamicstrain in a piezoelectric energy converter the mechanical energy generated by the sea waves is convertedinto electricity However the advantage of this method is the need not to replace the battery charge of thesystem as well as to store the energy in the battery and capacitor For this purpose the electric powerconsumption of piezoelectric waves energy converter was investigated experimentally when passing surfacewaves inside the water channel At first the piezoelectric energy converter was designed and constructed Also a harmonic plunger type wavemaker was used to generate regular surface waves inside the waterchannel of the laboratory In this research the effect of wave parameters was investigated such as angularfrequency of oscillations amplitude wavelength and depth of water parameters of the structure of theconverter including the damped natural frequency of the structure changed by its orientation and its addedmass type of direction oriented and tip displacement of the structure and finally the electrical circuit loadresistor Series with converter circuit on the RMS1 of electrical power density of the energy converter iscalculated The results obtained from the research showed that the most effective parameter influencing thewave to increase the RMS of the power density of the energy converter is increasing its amplitude Bychanging the orientation of the source structure from vertical orientation crossover with water waves flowto the horizontal orientation crossover with water waves flow the average increase of 104 in RMS iscaused by the electrical power density The change in the orientation of the converter from the verticalorientation crossover with water waves flow to the horizontal orientation parallel to the water waves flow inwaves of high amplitude and low water depth will not result in a significant change in the electrical powerabsorption However in waves with low slopes and large depths it will increase electrical power output which on average this directional change causes an increase of 11 16 in the desired density Finally theoptimum electrical resistance was calculated for five computational states for the maximum electric powerdensity In the state of water depth 25 cm the Submerged depth of wavemaker 14 cm the frequency ofinverter oscillations 44 Hz the total mass of the structure 100 gr and the electrical resistance of the loadoptimized 697 k Under vertical orientation crossover with water waves flow the maximum electricalpower density of the converter from all modes of the test is equal to 783 w m3 Also half of the receivedelectrical energy was stored inside the capacitor of the energy storage circuit of the Piezoelectric wavesenergy converter Keywords Piezoelectric waves energy converter Energy harvesting Surface wave Plunger type wavemaker Wave amplitude Orientation of energy converter RMS ofelectrical power density Root Mean Square
استاد راهنما :
محمدرضا توكلي نژاد، مهدي نيلي احمدآبادي
استاد داور :
علي اكبر عالم رجبي، محسن ثقفيان
