این مقاله به ارائۀ ساختاری برای دستگاه گرمایش سنج بی سیم خودتوان می پردازد که تأمین توان آن از طریق برداشتگر انرژی سیال با یک تیر پیزوالکتریکی انجام می شود. کاربرد اصلی این دستگاه، تعیین منصفانه تر سهم انرژی گرمایشی مصرفی واحدهای مستقل در مجتمع های مسکونی بزرگ با سیستم گرمایش مرکزی است. در طرح ارائه شده، برداشتگر انرژی سیال پیزوالکتریک علاوه بر تأمین توان، نقش فلومتر نیز دارد که در نتیجه با کاهش توان مصرفی، امکان طراحی دستگاه به صورت خودتوان را فراهم می سازد. کارایی ساختار ارائه شده با استفاده از نمونۀ عملی دستگاه و تست آن در شرایط تغییر دبی از 100 تا  200 لیتر بر ساعت و مقایسه با نتایج اندازه گیری فلومتر اثر هال به عنوان حسگر مرجع، بررسی و درستی عملکرد همزمان تیر پیزوالکتریک به عنوان برداشتگر انرژی سیال و حسگر نشان داده شده است.

امروزه تأمین انرژی الکتریکی از انرژی های تجدیدپذیر مانند انرژی مکانیکی، گرمایی و خورشیدی گسترش یافته است. مواد پیزوالکتریک از مناسب ترین گزینه ها برای تأمین انرژی الکتریکی از انرژی مکانیکی موجود در طبیعت مانند نیروی مکانیکی، ارتعاش و حرکات بدن انسان است. کاربرد برداشت کننده های پیزوالکتریک به منظور تأمین انرژی الکتریکی در قطعات الکترونیکی خودشارژشونده یا حسگرهای بی سیم با توان کم برای حذف باطری یا کابل است. در واقع، خاصیت پیزوالکتریک خاصیتی از موادی ویژه است که قابلیت تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی و برعکس را فراهم می کند. خاصیت پیزوالکتریک ابتدا در سرامیک ها کشف شد. اما به دلیل نیاز به مواد پیزوالکتریک با سطح بزرگ و انعطاف پذیری زیاد در بسیاری از کاربردها و نیز قیمت نسبتاً ارزان و فناوری تولید ساده پلیمرها در مقایسه با سرامیک ها، پلیمرها به طور گسترده به کار گرفته شدند. پلی (وینیلیدن فلوئورید) (PVDF)، پلیمری نیمه بلوری با خواص فروالکتریک و پیزوالکتریک است و پنج شکل بلوری دارد. فاز β ، قطبی است و به دلیل بیشترین ممان دوقطبی و قطبش دائمی خاصیت پیرو و پیزوالکتریک نشان می دهد. در این مقاله، ابتدا PVDF معرفی و سپس روش های مختلف برای تعیین و اندازه گیری فازهای مختلف آن مرور شده است. در نهایت، روش های مختلف از جمله کشش مکانیکی، فشار زیاد، سردکردن مذاب، استفاده از حلال های قطبی، قطبش زیر کشش و میدان الکتریکی قوی، آمیخته سازی با پلیمرها و الکتروریسی و اثر افزودن انواع مواد افزودنی مانند نانولوله کربن، خاک رس، فلزات و نمک های فلزی و سرامیک ها بر افزایش فاز قطبی β بحث و بررسی شده است.

در این مقاله، یک شبکه مخابراتی تغذیه شده بی سیم چندکاربره در نظر گرفته شده که در آن کاربران و ایستگاه پایه ترکیبی به چند آنتن مجهز هستند. در فاز فروسو، ایستگاه پایه ترکیبی، سیگنال انرژی را برای کاربران ارسال کرده و در فاز فراسو، کاربران با استفاده از انرژی برداشت شده در فاز قبل، اطلاعات خود را با استفاده از فناوری دسترسی چندگانه فضایی به ایستگاه پایه ترکیبی ارسال می کنند. با در نظر گرفتن مدل عملی غیر خطی برای برداشتگر انرژی و با هدف بیشینه کردن مجموع نرخ، روشی بهینه را برای طراحی ماتریس پیش کدگذار انرژی، ماتریس های پیش کدگذار اطلاعات کاربران و زمان اختصاص یافته به فاز فروسو و فراسو پیشنهاد می دهیم. به این منظور با استفاده از تغییر متغیرهای مناسب، مسئله را به صورت یک مسئله بهینه سازی محدب بازنویسی کرده و روشی برای حل آن ارائه می کنیم. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که در شرایط عملی، با لحاظ رفتار غیر خطی برای برداشتگر در طراحی، انرژی ارسالی کاهش و مجموع نرخ افزایش می یابد.

این مقاله به مبحث تولید انرژی در تیر تقویت شده با نانولوله های کربنی هدفمند می پردازد. تیر مورد نظر تحت بارگذاری هارمونیک محوری قرار دارد و با یک لایه پیزوالکتریک پوشش داده شده است. تأثیرات اندازه با استفاده از نظریۀ گرادیان کرنش فرض می شود. مدول مؤثر یانگ تیر نانوکامپوزیتی با استفاده از قانون اختلاط به دست می آید. براساس نظریۀ تئوری سینوسی، روابط نهایی حرکت محاسبه می شود. با به کارگیری روش های تفاضلات مربعی و نیومارک، توان تولیدی و ناحیۀ ناپایداری دینامیکی میکروتیر محاسبه شده است. تأثیرات شرایط مرزی، کسر حجمی و توزیع نانولوله های کربنی، اندازه، دما و نسبت طول به ضخامت میکروتیر بر توان تولیدی و منحنی ناحیۀ ناپایداری دینامیکی نشان داده شده اند. دستاوردهای عددی نشان می دهد ناحیۀ ناپایداری دینامیکی در بسامدهای تشدید بالاتر و با افزایش کسر حجمی نانولوله های کربنی رخ داده است. علاوه بر این، توان الکتریکی تولیدشده با افزایش ضخامت لایۀ پیزوالکتریک بیشتر می شود.

در این مقاله با کمک روش اجزاء محدود، یک مدل کوپل سیال- جامد- پیزوالکتریک برای مطالعه و بهبود عملکرد یک میکرو مبدل پیزوالکتریکی توسعه یافته که برای جذب انرژی از جریان سیال طراحی شده است. در این جاذب انرژی، عبور جریان لزج و آشفته سیال از روی یک مانع سبب وقوع پدیده جدایش گردابه می‎گردد. جدایش گردابه ها موجب اعمال یک نیروی برآی نوسانی به تیر پیزوالکتریکی می شود که در پایین دست مانع قرار گرفته است. نوسانات حاصله در تیر با توجه به خاصیت پیزوالکتریکی منجر به تولید جریان و انرژی الکتریکی خواهد شد. معادلات ناویر- استوکس و روش شبیه ‎سازی گردابه بزرگ برای توصیف رفتار جریان آشفته سیال، و معادلات پیوستگی مومنتوم خطی به همراه روابط ساختاری پیزوالکتریک برای تعیین تغییر شکل جامد و شدت میدان الکتریکی تولیدی به کار گرفته شده اند. با طراحی آزمون های عددی به روش تاگوچی، تأثیر پارامترهای مختلف بر عملکرد برداشت کننده مطالعه شده است. مطابق با نتایج بدست آمده، انتخاب شکل مثلثی یا دی-شکل برای مانع و اتخاذ کمترین مقدار ممکن برای نسبت طول به ارتفاع مانع، فاصله تیر تا مانع جسم، و خروج از مرکز تیر نسبت به مانع برای بهبود عملکرد جاذب سودمند است. ضمن اینکه شکل مانع مؤثرترین پارامتر مورد بررسی بوده است.

با رشد روزافزون تکنولوژی و جمعیت، نیاز بشر به منابع انرژی مدام در حال افزایش است. منابع انرژی تجدیدپذیر بهترین گزینه برای تامین این نیازها هستند. استفاده از مواد پیزوالکتریک برای تبدیل ارتعاشات محیط به انرژی الکتریکی یکی از راه کارهای موجود است. در مقاله حاضر، بهینه سازی از نوع شکل برای تیر یکسر گیردار بایمورف صورت پذیرفته است. فرض شده است که این تیر تحت تحریک پایه هارمونیک قرار دارد. در این مقاله سیستم برداشت انرژی به همراه مدار الکتریکی در نرم افزار کامسول شبیه سازی شده است. در این نرم افزار شتابی به صورت هارمونیک و با فرکانس های مختلف به تکیه گاه تیر وارد می شود و در هر فرکانس تحریک، ولتاژ و جریان و توان الکتریکی سیستم بدست می آید و سپس سعی بر این بوده است که با تغییرات طول، عرض و نسبت ضخامت توان بیشتری حاصل شود. هدف این مقاله، به دست آوردن حالت بهینه تر برای ساختمان تیر جهت به دست آوردن توان بیشتر است. این امر معمولا از طریق روش های بهینه سازی صورت می گیرد. از بین چهار روش بهینه سازی که مورد مطالعه قرار گرفته روش بهینه سازی محدود توسط تقریب درجه دوم بهینه تر و هزینه محاسباتی کمتری ارایه می نماید. در این تحقیق روش های مختلف بهینه سازی همگی مرتبه صفر می باشند که فقط از مقدار تابع هدف استفاده می کنند.

لطفا برای مشاهده متن چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

امروزه نانوامولسیون ها و فناوری های تولید آن، به یکی از مباحث مهم در صنایع مختلف از جمله مهندسی شیمی، پزشکی و غذایی تبدیل شده است. موج دهی فراصوتی از مناسب ترین روش های تهیه نانوامولسیون ها است که در مقیاس های مختلف به کار برده می شود. در برخی از کاربردهای خاص، از ریزمحفظه ها برای تهیه نانوامولسیون استفاده می شود. انتشار امواج فراصوتی توسط سرامیک های پیزوالکتریک (پیزو) انجام شده که مهم ترین بخش یک حمام فراصوتی به شمار می رود. نحوه قرارگرفتن و بسامد تحریک پیزو ها تاثیر فراوانی بر برهمکنش امواج و کارآیی حمام فراصوتی دارد. در این مقاله طی شبیه سازی هایی با استفاده از نرم افزار کامسول، به بررسی چهار چیدمان ریزمحفظه های فراصوتی مکعبی، پرداخته شده است. موج دهی فراصوتی در سه بسامد 20، 200 و 300 کیلوهرتز انجام شده و تاثیر افزودن پیزوها در بسامدهای مختلف جهت دستیابی به مناسب ترین چیدمان ارزیابی شده است. نشان داده شد افزودن دو پیزو به صورت روبروی هم به چیدمان، موجب افزایش چگالی انرژی آکوستیکی به صورت نمایی شده و این افزایش در بسامدهای کمتر بسیار محسوس تر می باشد.