Un enfoque simplificado de la no linealidad geométrica en placas enmarcadas para aplicaciones de recolección de energía
Autores: Fiorini, Alessandro; De Vanna, Francesco; Carraro, Marco; Regazzo, Stefano; Cavazzini, Giovanna
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un enfoque simplificado de la no linealidad geométrica en placas enmarcadas para aplicaciones de recolección de energía
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Energía
Vibración inducida por vórtices
Métodos de diseño
Deformación oscilatoria
Callejón de vórtices
Enfoque semi-analítico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Los dispositivos de recolección de energía que utilizan el fenómeno de Vibración Inducida por Vórtices (VIV) están ganando una atención significativa en la investigación debido a su potencial para generar energía a partir de pequeños flujos de agua, donde las plantas hidroeléctricas convencionales son imprácticas. Por lo tanto, desarrollar métodos de diseño efectivos para estos sistemas es esencial. Este estudio se centra en una configuración crítica de dichos dispositivos donde la extracción de energía se logra aprovechando la deformación oscilatoria de dos placas sujetas en ambos extremos, posicionadas río abajo del cuerpo bluff y sujetas al efecto de la calle de vórtices. Para simplificar el proceso de diseño preliminar, se propone un enfoque semi-analítico, basado en consideraciones energéticas, para modelar las oscilaciones no lineales de las placas, eliminando la necesidad de simulaciones numéricas. La precisión de este método se evalúa a través de análisis comparativos con análisis de método de elementos finitos (FEM), bajo condiciones de deformación tanto estáticas como dinámicas. Los resultados validan la efectividad del enfoque propuesto, ofreciendo información sobre el efecto de las simplificaciones adoptadas. En este marco, se identifican posibles mejoras para aumentar la fiabilidad del método. Así, el trabajo proporciona un modelo práctico para abordar el diseño preliminar de estos dispositivos y sugiere caminos para su mejora futura.
Descripción
Los dispositivos de recolección de energía que utilizan el fenómeno de Vibración Inducida por Vórtices (VIV) están ganando una atención significativa en la investigación debido a su potencial para generar energía a partir de pequeños flujos de agua, donde las plantas hidroeléctricas convencionales son imprácticas. Por lo tanto, desarrollar métodos de diseño efectivos para estos sistemas es esencial. Este estudio se centra en una configuración crítica de dichos dispositivos donde la extracción de energía se logra aprovechando la deformación oscilatoria de dos placas sujetas en ambos extremos, posicionadas río abajo del cuerpo bluff y sujetas al efecto de la calle de vórtices. Para simplificar el proceso de diseño preliminar, se propone un enfoque semi-analítico, basado en consideraciones energéticas, para modelar las oscilaciones no lineales de las placas, eliminando la necesidad de simulaciones numéricas. La precisión de este método se evalúa a través de análisis comparativos con análisis de método de elementos finitos (FEM), bajo condiciones de deformación tanto estáticas como dinámicas. Los resultados validan la efectividad del enfoque propuesto, ofreciendo información sobre el efecto de las simplificaciones adoptadas. En este marco, se identifican posibles mejoras para aumentar la fiabilidad del método. Así, el trabajo proporciona un modelo práctico para abordar el diseño preliminar de estos dispositivos y sugiere caminos para su mejora futura.