Aeroelastic energy harvesting behaviour with combined nonlinear stiffness and nonlinear electromechanical coupling

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Amaral, Ana Carolina Godoy
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Energy harvesting; Nonlinear stiffness; Nonlinear electromechanical coupling; Flutter; Rigidez não linear; Acoplamento eletromecânico não linear
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/193407

Energy harvesting é uma tecnologia promissora para a obtenção de energia renovável, e tem chamado muita atenção, ultimamente. Seu objetivo é extrair a energia presente no ambiente e transferi-la para os diversos dispositivos eletrônicos do sistema. O objetivo deste trabalho é estudar energy harvesting utilizando um transdutor piezoelétrico aplicado a uma estrutura aeronáutica em condição de flutter, com rigidez não linear e acoplamento eletromecânico não linear combinados. O modelo matemático para análise dinâmica da seção aeroelástica típica nas condições descritas é analisado por meio de simulação numérica. A influência da rigidez não linear e do acoplamento eletromecânico não linear é analisada pela quantificação da potência mecânica e elétrica do sistema e da velocidade de flutter do sistema. Velocidade de flutter e potência mecânica e elétrica em função do acoplamento eletromecânico são comparados para quatro casos: rigidez linear e acoplamento eletromecânico linear, rigidez não linear e acoplamento eletromecânico linear, rigidez linear e acoplamento eletromecânico não linear, e rigidez não linear e acoplamento eletromecânico não linear. A rigidez não linear tem mais influência na velocidade de flutter, enquanto o acoplamento eletromecânico não linear tem mais influência na energy harvesting. Negligenciar um elemento não linear pode levar à subestimação da velocidade de flutter e da energy harvesting, o melhor resultado é dado pelos dois elementos não lineares combinados. O aumento da velocidade de flutter é interessante para a aeronáutica, pois permite maior velocidade de voo. E o aumento da energy harvesting pode estender a aplicabilidade da coleta de energia em estruturas aeronáuticas e sistemas de engenharia em geral.