Coleta de energia em um cilindro com um grau de liberdade submetido a vibrações aeroelásticas

• Processo: 19/26929-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2020
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2021
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Estruturas Aeroespaciais
• Pesquisador responsável: Rui Marcos Grombone de Vasconcellos
• Beneficiário: Sérvio Túlio Suenai Haramura Bastos
• Instituição Sede: Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus Experimental São João da Boa Vista. São João da Boa Vista , SP, Brasil
• Assunto(s): Aeroelasticidade Vibrações Energia (mecânica aplicada) Sensores eletromecânicos Dinâmica dos fluidos computacional Aprendizado computacional Métodos empíricos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cilindro | Coleta de Energia | energy harvesting | Não linearidades | Transdutores piezoelétricos | vibrações aeroelásticas | Aeroelasticidade

Resumo

A conversão de energia mecânica-elétrica tem ganhado um destaque em diversos estudos nos últimos anos. Destacam-se em particular a coleta de energia (do inglês: energy harvesting) de vibrações aeroelásticas, provocadas pelo movimento de um fluido ao redor de estruturas, em especial de formato cilíndrico. Essas últimas são comuns e amplamente aplicadas em diversos ramos da engenharia, como por exemplo, trem de pouso em aeronaves, pilares de pontes, chaminés, linhas de transmissão e na extração de petróleo em alto mar. O entendimento dos fenômenos aeroelásticos que levam ao surgimento dessas vibrações têm sido alvo de grande interesse da comunidade científica nos últimos anos, por representarem um risco potencial à integridade estrutural. Modelos matemáticos baseados em dinâmica dos fluidos computacional continuam sendo desafiadores, mesmo com o desenvolvimento computacional das últimas décadas. Desse modo, modelos empíricos e de ordem reduzida tornam-se, portanto importantes, tanto para o entendimento quanto para o desenvolvimento de técnicas de controle dessas vibrações. Neste projeto de pesquisa, propõe-se a implementação de um modelo empírico eletromecânico de um cilindro com um grau de liberdade e com transdutores piezoelétricos acoplados à estrutura, submetido a vibrações aeroelásticas incluindo possíveis efeitos não lineares estruturais. Um estudo paramétrico deve visar ao menos dois aspectos fundamentais da coleta de energia: o efeito de supressão ou controle das vibrações e o efeito da otimização do sistema para geração de energia via um transdutor piezoelétrico. Os resultados do presente projeto de pesquisa poderão ser úteis no desenvolvimento de modelos mais precisos acerca da coleta de energia e controle de tais vibrações. (AU)