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

در این مقاله، برداشت کننده انرژی پیزوالکتریک از نوع تیرهای یک سرگیردار با قابلیت زاویه دار شدن نسبت به راستای عمودی و همچنین همراه با باله ای مستطیلی شکل متصل به انتهای برداشت کننده مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از مطالعه حاضر، بررسی اثر پارامترهای طراحی مانند زاویه تمایل برداشت کننده انرژی، فاصله آن از منبع موجی، عمق فرورفتگی تیر و وجود یا عدم وجود باله در انتهای تیر، روی ولتاژ موثر خروجی برداشت کننده انرژی است. بازدهی پایین مهم ترین محدودیت پیشروی برداشت کننده های انرژی پیزوالکتریک است و به همین دلیل استفاده از روش های مبتنی بر طراحی آزمایش و بهینه-سازی با هدف افزایش بازدهی برداشت کننده های پیزوالکتریک، ضروری است. جهت اجرای مطالعه تجربی، طراحی آزمایش ها با استفاده از روش مرکب مرکزی (CCD) و آنالیز مدل تجربی و بهینه سازی پارامترهای طراحی با استفاده از روش رویه های پاسخ (RSM) صورت گرفته است. همچنین اثر تجهیز برداشت کننده انرژی به باله روی ولتاژ نهایی بررسی شده است. در دو حالت برداشت کننده بدون باله و با باله، بیشترین ولتاژ موثر زمانی بدست می آید که نسبت عمق فرورفتگی بیشترین حد و نسبت فاصله طولی از موجساز در کمترین حد خود و مقدار زاویه تمایل بین 6 و 8 درجه باشد. از طرفی ولتاژ بیشینه تیر باله دار به میزان 5/16 درصد کمتر از تیر بدون باله است. همچنین زاویه تمایل بهینه در حالت بدون باله برابر با 7/6 درجه و در حالت باله دار برابر با 5/8 درجه است.