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

Processo: 14/19530-2
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de janeiro de 2015
Vigência (Término): 31 de dezembro de 2015
Área do 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

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.

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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. Citações Web of Science: 6.

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