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Especie: Dissertação
Título : Sistemas inteligentes de colheita de energia vibracional induzida por escoamento interno
Autor(es)/Inventor(es): Caetano, Pedro Cardoso
Tutor: Savi, Marcelo Amorim
Resumen: Materiais inteligentes vem sendo explorados nos últimos anos como solução em diversas aplicações que demandam dispositivos eficientes de pequeno porte. Baseado nesses materiais, o uso de energia vibracional para geração de energia através de dispositivos de colheita de energia é estudado neste trabalho. Considera-se a situação em que a energia vibracional provê da vibração lateral de dutos induzida por escoamento interno. Um dispositivo baseado em materiais inteligentes, piezoelétrico ou magnetostritivo, é excitado por essa fonte de vibração mecânica e o objetivo é a geração de energia através de um circuito elétrico acoplado, bem como a comparação entre os materiais inteligentes. Além dessa comparação, é feito um estudo de redução de escala comparando a densidade de energia gerada com a miniaturização do sistema de colheita de energia. Discutem-se aprimoramentos ao dispositivo com o objetivo de obter um funcionamento em uma faixa de frequência mais ampla. Nesse sentido, introduz-se uma interação magnética com imãs gerando um comportamento não-linear da força magnética. Os resultados mostram que o material magnetostritivo Galfenol tem um melhor desempenho quando comparado aos materiais piezoelétricos. Com relação a configuração com a presença de imãs, observa-se uma dinâmica rica, apresentando respostas periódicas e não periódicas. Através de comparação com o sistema linear, há um aumento da potência gerada e um aumento da faixa de frequência.
Resumen: Smart materials have been explored in recent years as a solution in many applications that require efficient and small devices. Based on these materials, the use of vibrational energy for power generation through energy harvesting devices is studied in this paper. The vibrational energy comes from the lateral vibration of ducts with internal flow. A device based on smart material, piezoelectric or magnetostrictive, is excited by this mechanical vibration source, where the objective is the generation of output power through a coupled electrical circuit, as well as the comparison between smart materials. In addition to this comparison, a scale reduction study is carried out comparing the energy density generated with the miniaturization of the energy harvesting system. Improvements to the device are discussed with the aim of operating over a wider frequency range. In this sense, a magnetic interaction with magnets is introduced, generating a nonlinear behavior of the magnetic force. The results show that the magnetostrictive material Galfenol has a better performance when compared to piezoelectric material. Regarding the configuration with the presence of magnets, a rich dynamic is observed, with periodic and non-periodic responses. By comparison with the linear system, there is an increase in the power generated and an increase in the frequency range.
Materia: Colheita de energia.
Materiais inteligentes
Análise dinâmica
Escoamento interno
Materia CNPq: Engenharia Mecânica
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Unidade de producción: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Editor: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Fecha de publicación: mar-2020
País de edición : Brasil
Idioma de publicación: por
Tipo de acceso : Acesso Aberto
Aparece en las colecciones: Engenharia Mecânica

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