Piezoelectric wind energy harvesting from vortex- induced vibrations of an elastic beam

Message:
Article Type:
Research/Original Article (دارای رتبه معتبر)
Abstract:
In the present study, the performance of a cylinder-based piezoelectric wind energy harvester attached to an elastic beam is numerically simulated. The wind flow perpendicular to beam axis causes an oscillatory aerodynamic force exerted on the beam tip. The beam and the piezoelectric layer are modeled as elastic continuous bodies, and the continuum governing equations of the solid and piezoelectric layers are extracted. Moreover, the induced lift force by the vortex shedding downstream of the cylinder is estimated by the modified van der Pol wake oscillator equation. The cantilever mode shapes and the Galerkin method is applied to solve the three transient and coupled equations of elastic deflection, electrical resistance and fluid force. Besides to verify the accuracy of the modified van der Pol equation, a moving object computational fluid dynamics (CFD) simulation is also conducted. The effect of oscillator length, cylinder diameter, resistance load, structure and piezoelectric thickness as well as the wind speed on the produced power is investigated. According to the obtained results, by increasing of the cylinder diameter from 0.05 m by 100, 200 and 300 %, the output power is increased by 219, 801 and 1502 % at the wind speed of 5 m/s.
Language:
English
Published:
Pages:
77 to 89
magiran.com/p2537652  
دانلود و مطالعه متن این مقاله با یکی از روشهای زیر امکان پذیر است:
اشتراک شخصی
با عضویت و پرداخت آنلاین حق اشتراک یک‌ساله به مبلغ 1,390,000ريال می‌توانید 70 عنوان مطلب دانلود کنید!
اشتراک سازمانی
به کتابخانه دانشگاه یا محل کار خود پیشنهاد کنید تا اشتراک سازمانی این پایگاه را برای دسترسی نامحدود همه کاربران به متن مطالب تهیه نمایند!
توجه!
  • حق عضویت دریافتی صرف حمایت از نشریات عضو و نگهداری، تکمیل و توسعه مگیران می‌شود.
  • پرداخت حق اشتراک و دانلود مقالات اجازه بازنشر آن در سایر رسانه‌های چاپی و دیجیتال را به کاربر نمی‌دهد.
دسترسی سراسری کاربران دانشگاه پیام نور!
اعضای هیئت علمی و دانشجویان دانشگاه پیام نور در سراسر کشور، در صورت ثبت نام با ایمیل دانشگاهی، تا پایان فروردین ماه 1403 به مقالات سایت دسترسی خواهند داشت!
In order to view content subscription is required

Personal subscription
Subscribe magiran.com for 70 € euros via PayPal and download 70 articles during a year.
Organization subscription
Please contact us to subscribe your university or library for unlimited access!