Dissertação

Piezoelectric Energy Harvesting for Flow Control in Fixed-Wing Micro Aerial Vehicles EVALUATED

Nos últimos anos, a procura de Micro-Veículos Aéreos (MAVs) intensificou-se devido às suas características e potencial gama de aplicações. Consequentemente, surgiu uma grande necessidade em entender e controlar a aerodinâmica de baixos números de Reynolds. Foi aplicado num protótipo de MAV de asa fixa um método passivo optimizado para o controlo de escoamento e obtiveram-se ganhos a nível do desempenho aerodinâmico, o que provou que esta seria uma boa solução para controlar o escoamento no regime de baixo número de Reynolds. Contudo, em condições de pré-perda, detectou-se uma bolha de separação que deteriora a performance aerodinâmica do MAV quando comparado com a situação em que nenhum método de controlo é aplicado. Esta tese propõe-se a resolver este problema através da implementação de um sistema de controlo activo que operará nas condições pré-perda. O método escolhido foi injecção de ar que deveria ser alimentado através do aproveitamento da energia de vibração da estrutura da asa enquanto está a voar. Para o projecto do colector de energia piezoeléctrico desenvolveu-se um modelo electromecânico que simula a resposta destes dispositivos. Os efeitos do sistema de controlo de escoamento activo na performance aerodinâmica do MAV foram obtidos através de ensaios em túnel de vento com uma balança aerodinâmica e o método de PIV. Os resultados demonstraram que com o sistema de controlo de escoamento híbrido (passivo-activo) o desempenho aerodinâmico do MAV é melhorado, a perda é atrasada e a sustentação aumenta na pós-perda também. Portanto, a gama de operação dos MAVs tem potencial para crescer.
MAV, Aerodinâmica Baixo Número de Reynolds, Controlo de Escoamento Activo, Recolha de Energia, Colector Piezoeléctrico

Julho 28, 2016, 10:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

João Manuel Melo de Sousa

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado