Interferencia Aerodinámica Constructiva en una Red de Recolectores de Energía Basados en Flutter Débilmente Acoplados
Autores: Beltramo, Emmanuel; Pérez Segura, Martín E.; Roccia, Bruno A.; Valdez, Marcelo F.; Verstraete, Marcos L.; Preidikman, Sergio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Interferencia Aerodinámica Constructiva en una Red de Recolectores de Energía Basados en Flutter Débilmente Acoplados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Vibraciones inducidas por el flujo
Generación de electricidad
Fenómenos aeroelásticos
Aprovechamiento de la energía eólica
Capas piezoeléctricas
Generación de energía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
La conversión de vibraciones inducidas por el flujo en electricidad para la generación de baja potencia ha recibido una atención creciente en los últimos años. Los fenómenos aeroelásticos, buenos candidatos para ofrecer un alto rendimiento energético en sistemas de recolección de energía eólica renovable, pueden desempeñar un papel fundamental en proporcionar suficiente energía para un funcionamiento prolongado con poco o ningún reemplazo de batería. En este artículo, se ha desarrollado un modelo numérico y un enfoque de co-simulación para estudiar un nuevo dispositivo de recolección de energía para la generación de energía. Investigamos el problema centrándonos en un sistema de recolección de energía basado en flutter débilmente acoplado aerodinámicamente. Consiste en dos alas flexibles ancladas por vigas en voladizo con capas piezoeléctricas adjuntas, que experimentan oscilaciones de ciclo límite de flexión-torsión acopladas no lineales. Además del desarrollo de dispositivos individuales de recolección de energía, se plantean más problemas al considerar múltiples objetos para realizar una red de dispositivos y magnificar la energía extraída debido a sinergias no lineales e interferencias constructivas. Este trabajo investiga el efecto de diversas condiciones externas y parámetros físicos en el rendimiento de la matriz piezoaeroelástica de dispositivos. Desde el punto de vista de las aplicaciones, nos preocupa principalmente si un dispositivo de recolección de energía puede generar suficiente energía bajo una excitación variable. Los resultados de este estudio pueden ser utilizados para el diseño e integración de tecnologías de generación eólica de baja energía en edificios, puentes y redes de sensores integradas en estructuras de aeronaves.
Descripción
La conversión de vibraciones inducidas por el flujo en electricidad para la generación de baja potencia ha recibido una atención creciente en los últimos años. Los fenómenos aeroelásticos, buenos candidatos para ofrecer un alto rendimiento energético en sistemas de recolección de energía eólica renovable, pueden desempeñar un papel fundamental en proporcionar suficiente energía para un funcionamiento prolongado con poco o ningún reemplazo de batería. En este artículo, se ha desarrollado un modelo numérico y un enfoque de co-simulación para estudiar un nuevo dispositivo de recolección de energía para la generación de energía. Investigamos el problema centrándonos en un sistema de recolección de energía basado en flutter débilmente acoplado aerodinámicamente. Consiste en dos alas flexibles ancladas por vigas en voladizo con capas piezoeléctricas adjuntas, que experimentan oscilaciones de ciclo límite de flexión-torsión acopladas no lineales. Además del desarrollo de dispositivos individuales de recolección de energía, se plantean más problemas al considerar múltiples objetos para realizar una red de dispositivos y magnificar la energía extraída debido a sinergias no lineales e interferencias constructivas. Este trabajo investiga el efecto de diversas condiciones externas y parámetros físicos en el rendimiento de la matriz piezoaeroelástica de dispositivos. Desde el punto de vista de las aplicaciones, nos preocupa principalmente si un dispositivo de recolección de energía puede generar suficiente energía bajo una excitación variable. Los resultados de este estudio pueden ser utilizados para el diseño e integración de tecnologías de generación eólica de baja energía en edificios, puentes y redes de sensores integradas en estructuras de aeronaves.