• شماره ركورد
    25134
  • شماره راهنما
    MEC2 293
  • عنوان

    بهينه‌سازي برداشت انرژي از ارتعاشات تيرهاي پيزوالكتريك متصل به هم در اثر حركت پايه

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك - طراحي كاربردي
  • دانشكده
    فني و مهندسي
  • تاريخ دفاع
    1404/7/29
  • صفحه شمار
    63 ص .
  • استاد راهنما
    عليرضا آريايي
  • استاد مشاور
    كيوان ترابي
  • كليدواژه فارسي
    برداشت انرژي , ماده پيزوالكتريك , ارتعاشات هارمونيك , توان الكتريكي , چگالي توان , بهينه‌سازي , پهناي باند
  • چكيده فارسي
    در سال‌هاي اخير، توسعه سيستم‌هاي بي‌سيم حسگرها و تجهيزات قابل حمل، باعث افزايش نياز به منابع انرژي خود كفا شده‌است. يكي از روش‌هاي مطرح، استفاده از سيستم‌هاي برداشت انرژي از منابع محيطي مانند نور، حرارت و ارتعاشات مكانيكي است. در اين ميان، استفاده از مواد پيزوالكتريك براي تبديل ارتعاش به انرژي، به دليل چگالي توان مناسب و سادگي ساختار، توجه زيادي را به خود جلب كرده‌است. مطالعات متعددي در مورد كاربرد تبديل انرژي پيزوالكتريك انجام شده‌است؛ با اين حال، پهناي باند فركانسي باريك يا به عبارت ديگر امكان برداشت انرژي صرفا در حوالي فركانس تشديد، كاربرد آن را براي توليد توان مفيد محدود كرده است. در اين پايان‌نامه، يك برداشت‌كننده انرژي داراي پهناي باند فركانسي گسترده با ايده اتصال مكانيكي چندين تير پيزوالكتريك دولايه بر اساس معادلات تير پيزوالكتريك يك بعدي طراحي و تحليل شده‌است. نتيجه نشان مي‌دهد كه مي‌توان با تنظيم دقيق جرم‌هاي انتهايي، طول تير و سختي فنر، باند فركانس عملياتي را به طور قابل توجهي افزايش داد. انتخاب بهينه پارامترهاي مكانيكي مبدل در دو حالت اتصال الكتريكي سري و موازي براي تيرها براي دستيابي به حداكثر توان خروجي مورد بحث قرار گرفته است. روش بهينه‌سازي مورد استفاده الگوريتم ژنتيك و تابع هدف مورد استفاده تركيبي از ميانگين و انحراف معيار نمودار توان خروجي در يك بازه فركانسي مشخص مي‌باشد. نتايج به دست آمده، پايه و اساس مهمي را براي طراحي برداشت‌كننده انرژي پهناي باند فركانسي گسترده در آينده فراهم مي‌كند.
  • كليدواژه لاتين
    Energy Harvesting , Piezoelectric material , Harmonic vibration , Electric power , Power density , Optimization , Broad band
  • عنوان لاتين
    Optimizing Energy Harvesting from The Vibrations of Connected Piezoelectric Beams Due to Base Motion
  • گروه آموزشي
    مهندسي مكانيك
  • چكيده لاتين
    In recent years, the development of wireless systems, senso‎rs, an‎d po‎rtable devices has increased the need fo‎r self-sufficient energy sources. One of the proposed methods is the use of energy harvesting systems from environmental sources such as light, heat, an‎d mechanical vibrations. In the meantime, the use of piezoelectric materials to convert vibration into electrical energy has attracted much attention due to its suitable power density an‎d simplicity of structure. Numerous studies have been conducted on the application of piezoelectric energy conversion; however, the narrow frequency ban‎dwidth, o‎r in other wo‎rds, the possibility of harvesting energy only around the resonant frequency, has limited its application fo‎r generating useful power. In this thesis, an energy harvester with a broadban‎d frequency range is designed an‎d analyzed with the idea of mechanically connecting several double-layer piezoelectric beams based on the equations of a one-dimensional piezoelectric beam. The predicted result shows that the operating frequency ban‎d can be significantly increased by fine-tuning the small end masses, beam length an‎d spring stiffness. The optimal selec‎tion of mechanical parameters of the converter in two electrical connection modes of series an‎d parallel fo‎r the beams to achieve maximum output power is discussed. The optimization method used is the genetic algo‎rithm an‎d the objective function used is a combination of the mean an‎d stan‎dard deviation of the output power curve in a certain frequency range. The obtained results provide an impo‎rtant foundation fo‎r the design of broadban‎d energy harvesters in the future.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    147516
  • نويسنده

    كريمي علويجه، مسعود