مطالعه تجربي و عددي برداشت انرژي از اسلاشينگ يك سيال و عملكرد آن در دستگاه صفحه تراش

Experimental and numerical study of energy harvesting from sloshing of a liquid and its performance on shaper machine

در اين مطالعه روشي براي برداشت انرژي از اسلاشينگ مايعات پيشنهاد شده و تاثير پارامترهاي مختلف بر كارايي آن بررسي شده‌است. در بخش اول، ولتاژ و توان القايي بصورت آزمايشگاهي اندازه‌گيري شده‌است. بدين منظور آهنربايي روي مايع موجود در ظرف سيم پيچي شده شناور گرديده و سيستم مورد بررسي روي يك ميز لرزه قرار گرفته‌است. نتايج بدست‌آمده نشان مي‌دهد ولتاژ القايي با افزايش فركانس افزايش يافته و در فركانس طبيعي مجموعه سازه و مخزن به بيشترين مقدار خود مي‌رسد. همچنين با افزايش قدرت آهنربا و افزايش ارتفاع سيال درون ظرف، ولتاژ القايي افزايش يافته‌است. بيشترين ولتاژ القايي و توان برداشت‌شده در اين مطالعه به ترتيب mV 850 و µW 400 ثبت شده‌است. براي بررسي كارايي روش پيشنهادي، سيستم مورد نظر روي يك ماشين صفحه تراش نصب شده و ولتاژ القايي و توان برداشت‌شده اندازه‌گيري گرديده‌است. در بخش دوم، از روش عددي براي شبيه‌سازي و تحليل سيستم پيشنهادي استفاده گرديده‌است. نتايج بدست‌آمده نشان مي‌دهند روند تغييرات پارامترهاي مربوط به مرز مشترك از جمله فشار و ارتفاع آن، منطبق بر داده‌هاي تجربي بوده و بنابراين مي‌توان از اين روش جهت طراحي و پيش‌بيني عملكرد برداشت‌كننده انرژي استفاده نمود.

In this study, a method for energy harvesting from sloshing of fluids has been proposed. In the first part, voltage and electrical power are measured experimentally. A magnet is floated on the liquid in the coiled container and the system is placed on a shaker table. According to Faraday's law of induction, the movement of the magnet inside the container induces voltage in the coil. The results show that the induced voltage increases with increasing frequency and reaches its maximum value at the natural frequency of the structure and container and decreases again. Also, the inductive voltage has increased with increasing both magnet strength and height of the liquid inside the container. The highest inductive voltage and power output in this study were 850mV and 400µW, respectively. To evaluate the efficiency of the proposed method, the system was installed on a shaper machine and the induced voltage and electrical power were measured. Also, the numerical method is used to simulate and analyze the proposed system. The results show that variations of interface parameters including its pressure, are consistent with experimental data and therefore this method can be used to design and predict the performance of the energy harvester.