Otimização de um gerador piezoaeroelástico de energia

• Processo: 10/10515-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2010
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2011
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Estruturas Aeroespaciais
• Pesquisador responsável: Carlos de Marqui Junior
• Beneficiário: José Augusto de Carvalho Dias
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Aeroelasticidade de aeronaves Geração de energia elétrica Colheita de energia Piezoeletricidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aeroelasticidade | energy harvesting | Modelagem | otimização | Piezoeletricidade | Aeroelasticidade

Resumo

A possibilidade de se extrair energia de uma estrutura excitada pelo escoamento de um fluido e sua conversão em eletricidade é uma forma interessante de fonte alternativa de energia. Algumas configurações têm aparecido na literatura. Uma possibilidade que tem sido investigada no grupo de aeroelasticidade da EESC-USP é a conversão da energia de vibração de componentes de sistemas aeroelásticos em energia elétrica utilizando piezocerâmicas como transdutores. O dispositivo utilizado é uma seção típica com dois graus de liberdade (2GDL) projetada para apresentar oscilações em ciclo limite (LCOs) dentro da faixa de velocidades do túnel de vento disponível. Piezocerâmicas foram instaladas nos elementos flexíveis que conferem a rigidez ao GDL de deslocamento linear para a conversão de energia. O dispositivo tem sido utilizado para a verificação de modelos numéricos lineares e não-lineares com sucesso. A mesma configuração experimental poderia ser a base para o projeto de um gerador piezoaeroelástico portátil. Tal configuração poderia ser utilizada em emergências para gerar energia para o carregamento de baterias de telefones ou rádios de comunicação. Assim, o objetivo deste projeto é a verificação da viabilidade do projeto do gerador piezoaeroelástico portátil. Um modelo numérico não-linear piezoaeroelasticamente acoplado já desenvolvido no grupo e verificado com sucesso contra resultados experimentais será escrito em função de parâmetros adimensionais (incluindo tempo e velocidade). A seção típica será otimizada a partir de um estudo da influência da variação de diversos parâmetros adimensionais com o objetivo de minimizar a velocidade adimensional em que LCOs ocorrem e maximizar a potência elétrica gerada. A partir da configuração ótima, será assumida uma velocidade dimensional, usualmente obtida no ambiente, que resultará em parâmetros dimensionais inerciais e elásticos, possibilitando a investigação da viabilidade de futura fabricação da configuração. (AU)