برداشت انرژی از امواج آب با تیر پیزوالکتریک باله‌دار و بدون باله: مطالعه تجربی

در این مقاله، برداشت‌کننده انرژی پیزوالکتریک از نوع تیرهای یک‌سرگیردار با قابلیت زاویه‌دار شدن نسبت به راستای عمودی و همچنین همراه با باله‌ای مستطیلی شکل متصل به انتهای برداشت‌کننده مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از مطالعه حاضر، بررسی اثر پارامترهای طراحی مانند زاویه تمایل برداشت‌کننده انرژی، فاصله آن از منبع موجی، عمق فرورفتگی تیر و وجود یا عدم وجود باله در انتهای تیر، روی ولتاژ موثر خروجی برداشت‌کننده انرژی است. بازدهی پایین مهم‌ترین محدودیت پیشروی برداشت‌کننده‌های انرژی پیزوالکتریک است و به همین دلیل استفاده از روش‌های مبتنی بر طراحی آزمایش و بهینه‌سازی با هدف افزایش بازدهی برداشت‌کننده‌های پیزوالکتریک، ضروری است. جهت اجرای مطالعه تجربی، طراحی آزمایش‌ها با استفاده از روش مرکب مرکزی  و آنالیز مدل تجربی و بهینه‌سازی پارامترهای طراحی با استفاده از روش رویه‌های پاسخ  صورت‌گرفته است. همچنین اثر تجهیز برداشت‌کننده انرژی به باله روی ولتاژ نهایی بررسی شده است. مشاهده شد که شرایط بهینه برای هر دو حالت برداشت‌کننده باله‌دار و بدون باله، معادل فاصله تیر از موج‌ساز برابر با 20 سانتی‌متر و عمق نفوذ 6 سانتی‌متر است. همچنین زاویه تمایل بهینه در حالت بدون باله برابر با 6/7 درجه و در حالت باله‌دار برابر با8/5 درجه است.

energy harnessing from water waves using a piezoelectric energy harvester with and without ore-like tip: an experimental study

in this article, the piezoelectric energy harvester of cantilever type with the ability to be angled relative to the vertical direction, and also with rectangular fins attached to the end of the harvester has been investigated. the purpose of this study is to investigate the effect of design parameters such as the angle of inclination of the energy harvester, its distance from the wave source, the depth of the beam, and the presence or absence of fins at the end of the beam, on the effective output voltage of the energy harvester. low efficiency is the most important limitation for the advancement of piezoelectric energy harvesters, and for this reason, it is necessary to use methods based on tests and optimization to increase the efficiency of piezoelectric energy harvesters. to carry out the experimental study, experiments have been designed using the central composite design (ccd) and the design parameters have been optimized using the response surface methodology (rsm). also, the effect of equipping the energy harvester with a fin on the final voltage has been investigated. it was observed that the optimal conditions for both finned and non-finned harvesters occur when the distance ratio of the beam from the wave-maker is minimum and the depth of penetration ratio is maximum.