Design, analysis and experimental verification of a piezoelectric vortex energy harvester
Bir piezoelektrik vorteks enerji hasatçısının tasarımı, analizi ve deneysel doğrulanması
- Tez No: 442010
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MELİN ŞAHİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde alternatif enerji kaynağı ihtiyacının sağlanması önemli bir konu olarak tartışılmaktadır. Özellikle sürdürülebilir ve yenilenebilir enerji kaynakları üzerine yoğun çalışmalar bulunmaktadır. Fosil yakıt kullanımın arttığı ve çevre kirliliği problemlerinin yaşandığı bu dönemde alternatif enerji kaynaklarının önemi de hızla artmaktadır. Bu amaçla güneş ve rüzgar gibi alternatif enerji kaynakları için farklı yöntemler geliştirilmektedir. Ayrıca hali hazırda çalışan yapılar üzerinden de bir miktar enerji elde edilmesine yönelik yöntemlerin uygulanabilirliği de araştırılmaktadır. Böylelikle yapıların çalışma koşullarında (yani operasyonel durumlarında) kaybolan enerjilerinin bir kısmı özgün enerji hasat yöntemleri ile geri kazanılabilmeye ve enerji verimliliği açısından ilerleme kaydedilmesine de çalışılmaktadır. Yapılar üzerinde, bu yapıların çalışma ortam ve şekline bağlı olarak farklı frekans aralığında ve genliğinde titreşimler oluşmaktadır. Bu titreşimlerden piezoelektrik malzemeler kullanılarak enerji elde edilmesi mümkündür. Piezoelektrik malzemeler doğası gereği üzerlerinde oluşan yer değiştirmeler sonrası voltaj üretmektedirler. Elde edilen voltaj uygun bir devreden geçirildiğinde de enerji elde edilebilmektedir. Uygun piezoelektrik malzeme/yapı kullanımı, geometri seçimi ve piezoelektrik malzemenin yapı üzerinde uygulanacakları yerinin optimum belirlenmesi ile enerji elde edinimi maksimize edilebilmektedir. Bu tez kapsamında, bahsi geçen amaca yönelik olarak; farklı tipte piezoelektrik malzemeler ve yapılar uygun misafir yapılar üzerine yerleştirilerek vorteks içeren hava akışından enerji hasat etmektir. Yine hasatçı tasarımına yönelik yapılan araştırmalar kapsamında, ihtiyaç duyulan analitik/sayısal ve deneysel yöntemlerin verimli şekilde kullanılması da hedeflenmektedir. Tez kapsamında amaçlanan, farklı akış hızlarında çalışan ve özel bir mekanizma ile çapı değirilebilen yapı içeren vorteks enerji hasatçısı tasarlamaktır. Tasarlanan piezoelektrik vorteks enerji hasatçısı uygun kontrol sistemi ile akıllı hale getirilerek yapının çapı farklı akış hızlarına göre ayarlanabilmelidir.
Özet (Çeviri)
In recent days, alternative energy resources are discussed as an important topic for different applications, therefore an extensive study is conducted for the sustainable and renewable energy resources. The importance of the sustainable and renewable energy resources is also increased due to the fossil fuels usage and environmental pollution. For this reason, techniques for obtaining alternative energy resources, such as from sun and wind, are developed rapidly. Moreover, the energy loss during the operational conditions of engineering structures can be regained and the efficiency can also be increased via various novel energy harvesting methods. During the operation of structures, vibration can be seen in different frequency range and amplitude. By using piezoelectric material coupled with passive host structure, energy can be harvested from vibrating structures. Due to the nature of piezoelectric material, voltage is obtained by deformation of the piezoelectric material and harvested voltage can be converted to the practicable energy through a special circuit. This energy can be optimized by using a suitable piezoelectric material via selection of the geometry and application of piezoelectric material to proper positions over the host structure. The objective of this study is to harvest energy from vortex air loading by using piezoelectric material. Therefore, different piezoelectric materials and structures coupled with suitable host structural components are investigated in the framework of this study. It is also aimed to use both analytical/numerical and experimental methods effectively during the design of the vortex energy harvester. Finally, it is aimed to design piezoelectric vortex energy harvester, which consists of a special mechanism to change the diameter of the bluff body and works at different flow velocities. This design can be expected to be made as smart by arranging the diameter of the bluff body with respect to different flow velocities with a dedicated control system.
Benzer Tezler
- Structural design and experimental verification of a flapper mechanism comprising piezoelectric actuator
Bir piezo eyleyici kiriş mekanizmasının yapısal tasarımı ve test ile doğrulanması
İHSAN BURAK TEMELTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELİN ŞAHİN
- Elastik bir kirişin piezoelektrik eyleyiciyle titreşim kontrolü
Vibration control of an elastic beam using piezoelectric actuator
MUHARREM EKREM
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELİM SİVRİOĞLU
- Stress analysis by finite element method and experimental verification of some deformoble bodies
Şekli değiştirilebilir cisimlerin sonlu eleman yöntemi ile gerilim analizi ve deneysel doğrulaması
HALİL ERYÜREK
Yüksek Lisans
İngilizce
1993
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. ERMAN TEKKAYA
- Çok kademeli bir santrifüj pompanın tasarım esasları, deneysel-sayısal analizi ve apı 610'a göre sertifikasyonu
Design principles, experimental and numerical analysis, and api 610 certification of a multistage centrifugal pump
SİNAN GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Mühendislik BilimleriYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEHRA YUMURTACI
DOÇ. DR. ABDULKERİM OKBAZ
- Experimental strain analysis of the high pressure strain gauge pressure transducer and verification by using finite element method
Gerinim ölçerli yüksek basınç dönüştürücüsünün deneysel gerinim analizi ve sonlu elemanlar metodu ile doğrulanması
M. HALUK ORHAN