Dissertação

Piezoelectric Energy Harvesting from Flow-Induced Vibrations in Aerial Vehicles CONFIRMED

Os maiores desafios que Micro Veículos Aéreos (MVA) enfrentam atualmente são os limites operacionais devido às restrições de peso das baterias e o desempenho menos bom devido ao efeito de perda a altos ângulos de ataque. De modo a superar este último desafio um sistema de controlo de perda híbrido ativo-passivo foi previamente desenvolvido no Técnico. O controlo ativo de perda e a ampliação do alcance do MVA requerem potência adicional que não é viável através do aumento das baterias. Consequentemente, este trabalho foca-se no estudo da viabilidade de um dispositivo piezoelétrico montado no bordo de fuga da asa que oscila com a libertação de vórtices da asa de modo a gerar a energia necessária para o sistema ativo de controlo de perda. Um modelo foi desenvolvido com o propósito de encontrar o dispositivo cuja frequência de resonância que correspondesse à frequência de libertação de vórtices da asa. Um segundo modelo foi desenvolvido capaz de prever a voltagem que o dispositivo produz àquela frequência. Baseado no primeiro modelo, os dispositivos adquiridos foram sujeitos a testes no túnel de vento sendo que o dispositivo A gerou potências entre 1 e 3 nW com um peso de 0.05 g. As voltagens medidas em circuito fechado e aberto foram de 0.06 V e 0.3 V, respetivamente. Adicionalmente, mostrou-se que a asa possui um rácio de sustentação por resistência superior com o dispositivo montado na asa face à asa sem dispositivo. O modelo aero-electro-mecânico desenvolvido mostrou ter uma boa coerência com os resultados experimentais.
Micro veículos aéreos, Controlo de perda, Geração de energia piezoelétrica, Vibrações induzidas por vórtices

Novembro 21, 2019, 9:30

Documentos da dissertação ainda não disponíveis publicamente

Orientação

ORIENTADOR

João Manuel Melo de Sousa

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado