Dissertação

Projeto Ótimo em Transformadores/Recoletores de Energia Ambiente para Aplicações de Pequenas Dimensões EVALUATED

A recoleção de energia através do uso da piezoeletricidade deixou de ser uma fonte energética considerada pouco confiável e associada a valores de potência reduzidos. Na última década, o desenvolvimento tecnológico dos recoletores piezoelétricos permitiu simultaneamente uma redução considerável do seu custo de produção e a melhoria do seu desempenho, tornando-os uma solução promissora para o futuro do consumo energético mundial. O foco principal desta tese incide na otimização material e estrutural de recoletores de energia do tipo membrana ou placa circulares. Considera-se a membrana em circuito aberto, sendo o objetivo a maximização do valor absoluto da diferença de potencial elétrico, via otimização. Para este efeito, foi desenvolvido um modelo computacional de otimização no Matlab, implementando-se o método dos elementos finitos no Abaqus, de modo a analisar o recoletor e o desempenho do mesmo. Este modelo computacional envolve a programação dos scripts necessários à comunicação automática entre o código desenvolvido em Matlab e o programa Abaqus, de forma a acomodar a natureza iterativa do problema de otimização. Testaram-se dois algoritmos de otimização diferentes neste ambiente, Simulated Annealing e Pattern Search, ambos incluídos na toolbox do Matlab. Consideraram-se também dois casos de estudo distintos, tratando-se o material piezoelétrico como inicialmente monocristalino e, posteriormente, policristalino. No primeiro caso as variáveis de projeto dizem respeito à orientação monocristalina do material, utilizando-se também um parâmetro geométrico. Para o segundo caso, introduziram-se ao problema de otimização variáveis probabilísticas, assim como um código de elementos finitos adicional que trata a homogeneização assintótica do material policristalino.
Recoleção de Energia, Piezoeletricidade, Simulated Annealing, Pattern Search, Elementos Finitos, Homogeneização.

Maio 23, 2016, 10:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

José Arnaldo Pereira Leite Miranda Guedes

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado

ORIENTADOR

Hélder Carriço Rodrigues

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático