جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای حامد قنبرپور کشاور)
موضوع: طراحی و شبیهسازی یک سیستم هیبریدی برداشت کننده انرژی در پیکربندی هالبچ استوانهای برای افزایش توان خروجی انرژی
ارائه دهنده: حامد قنبرپور کشاور
استادان راهنما: دکتر سید محسن صفوی
استادان مشاور: دکتر امیرموسی اباذری
استادان داور: دکتر مهدی کاظمی – دکتر محمد دانش
لینک ورود به جلسه: (https://nikan.iut.ac.ir/rooms/5sd-jvb-xaj-5tw/join)
چکیده:
برداشت انرژی مبتنی بر ارتعاش به دام انداختن و جمع‌آوری انرژی ارتعاشی از منابع طبیعی مختلف که در نگاه اول غیرقابل استفاده هستند، اشاره دارد. در تبدیل انرژی ارتعاشی به انرژی الکتریکی، میتوان از مواد هوشمندی که توانایی کوپل کردن حداقل دو میدان را دارند، استفاده کرد. یکی از این مواد هوشمند که اخیراً مورد توجه قرار گرفته است، آلیاژهای حافظه‌دار مغناطیسی نیکل-منگنز-گالیم است که با کوپل کردن میدان‌های مکانیکی و مغناطیسی، می‌توانند بردارهای مغناطش را در اثر اعمال تنش مکانیکی تغییر دهند. این تغییر در مغناطش آلیاژ با دانستن قانون القای فارادی، برداشت انرژی را امکان‌پذیر میکند. یک پدیده مهم در آلیاژهای حافظه‌دار مغناطیسی این است که تغییرات مغناطش با کرنش به نرخ کرنش بستگی دارد. با بررسی تحقیقات گذشته در ادبیات، این پدیده نیز به مدل‌های موجود اضافه شده و مدلی ارائه شده است که توصیف دقیق‌تری از برداشت‌کننده‌های انرژی از آلیاژهای حافظه‌دار مغناطیسی هنگام اعمال مستقیم نیرو به آلیاژ ارائه می‌دهد. پس از ارائه توضیحات دقیق‌تر در مورد رفتار این نوع برداشت‌کننده انرژی، یکی از اهداف اصلی برداشت‌کننده‌های انرژی بررسی میشود که عبارت است از مطالعه توانایی یک ماده هوشمند در استخراج انرژی از یک سازه مرتعش، که میتواند یک تیر با سر ثابت باشد. برای این منظور، یک سیستم برداشت انرژی برای اتصال یک آلیاژ حافظه‌دار مغناطیسی به یک تیر مرتعش طراحی میشود. ابتدا، مدلی از این نوع برداشت‌کننده با حل همزمان معادلات اویلر-برنولی ارتعاش آلیاژ حافظه‌دار مغناطیسی کوپل شده با یک تیر برای پیش‌بینی رفتار سیستم ارائه میشود و پس از تکمیل مراحل قبلی، یک سیستم برداشت کننده انرژی الکترومغناطیسی با پیکربندی هالبچ استوانهای معرفی میشود. طراحی این سیستم به گونه‌ای است که سیستم از تکنیک تبدیل فرکانس بالا برای استفاده از نیروی اعمال شده توسط وزن انسان برای کاربردهای مهندسی مکانیک یا یک دستگاه اعمال نیروی مناسب برای ایجاد حرکت ارتعاشی استفاده میکند. علاوه بر این، استفاده از پیکربندی هالبچ استوانهای، گرادیان شار مغناطیسی را بهبود می‌بخشد و منجر به افزایش توان خروجی میشود. یک مدل نیمه تحلیلی برای ارزیابی عملکرد سیستم ارائه شده میشود که سپس از طریق محاسبات عددی مانند نرمافزارهای متلب و کامسول اعتبارسنجی خواهد شد. سیستم‌های برداشت انرژی هیبریدی در سال‌های اخیر برای غلبه بر مشکل کمبود انرژی از طریق برداشت انرژی واحد پیشنهاد شده‌اند. یک برداشت‌کننده انرژی هیبریدی، انرژی محیطی را توسط مکانیسم‌های انتقال مختلف به طور همزمان یا غیرهمزمان به برق تبدیل میکند. بنابراین، در پاسخ به این شکاف تحقیقاتی، که همان کمبود انرژی استخراج شده از طریق برداشت انرژی واحد است، مطالعه حاضر با تکیه بر دو سیستم معرفی شده قبلی، قصد دارد یک سیستم برداشت انرژی هیبریدی ارائه دهد. این دو سیستم با هم جفت شده‌اند تا یک سیستم برداشت انرژی هیبریدی متشکل از یک سیستم پیزوالکتریک همراه با یک آلیاژ حافظه‌دار مغناطیسی و یک سیستم الکترومغناطیسی تشکیل دهند. این ترکیب میتواند نرخ برداشت انرژی و توان خروجی نهایی سیستم را افزایش دهد و با بررسی این زمینه، این تحقیق تلاش میکند تا یک طراحی بهینه را کشف کند که میتواند کارایی و اثربخشی برداشت‌کننده‌های انرژی را به طور قابل توجهی افزایش دهد. در نهایت، این بینش‌ها دانش ارزشمندی را در جهت توسعه راه‌حل‌های انرژی پایدار ارائه می‌دهند.