Investigação numérica da coleta de energia a partir do fenômeno de vibrações induzidas pela emissão de vórtices utilizando de piezoeletricidade

• Processo: 14/19530-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2015
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2015
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Naval e Oceânica - Estruturas Navais e Oceânicas
• Pesquisador responsável: Guilherme Rosa Franzini
• Beneficiário: Lucas Oliveira Bunzel
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Fenomenologia Estruturas oceânicas Interação fluido-estrutura Novas fontes de energias Piezoeletricidade Escoamento Análise numérica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Coleta de Energia | material piezoelétrico | modelos fenomenológicos | Vibrações Induzidas pela Emissão de Vórtices | Interação fluido-estrutura

Resumo

O escoamento ao redor de um corpo cilíndrico pode, sob certas condições, estar sujeito à separação da camada limite e ao surgimento do desprendimento alternado de vórtices. No caso de uma estrutura elástica, quando a frequência de emissão de vórtices é próxima de uma de suas frequências naturais, caracteriza-se o fenômeno de vibrações induzidas pela emissão de vórtices (VIV), de relevância no contexto da dinâmica de risers e outras estruturas oceânicas. No VIV, as máximas amplitudes de oscilação são da ordem de um diâmetro estrutural e ocorrem em uma determinada faixa de velocidades de correnteza incidente. Usualmente, é de interesse suprimir tais oscilações, uma vez que elas podem acelerar o processo de fadiga das estruturas. No entanto, dado o seu caráter auto-excitado, diversos grupos de pesquisa ao redor do mundo têm investido esforços na utilização do VIV como fonte de energia renovável e limpa para a alimentação de pequenos equipamentos. Outra fonte de investigação relacionada a energias renováveis consiste no uso de materiais piezoelétricos (que associam tensão elétrica quando deformados mecanicamente) em estruturas oscilantes. O objetivo deste plano de pesquisa é utilizar os modelos fenomenológicos preditivos do VIV em conjunto com equações constitutivas de materiais piezoelétricos para simulação da operação de coleta de energia.

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

FRANZINI, GUILHERME R.; BUNZEL, LUCAS O.. A numerical investigation on piezoelectric energy harvesting from Vortex-Induced Vibrations with one and two degrees of freedom. JOURNAL OF FLUIDS AND STRUCTURES, v. 77, p. 196-212, FEB 2018. (14/19530-2)