Estudio Computacional de Múltiples Recolectores de Energía Piezoeléctricos a Partir de Vibraciones Inducidas por Vórtices

Abstract

En este trabajo, se presenta y valida experimentalmente una formulación acoplada para modelar múltiples recolectores piezoeléctricos de energía basada en el fenómeno de vibraciones inducidas por vórtices. La formulación matemática se realizó acoplando las ecuaciones de Navier-Stokes para flujo de fluido incompresible, la ley de Gauss para ecuaciones piezoeléctricas y un sistema masa-resorteamortiguador para representar el cuerpo rígido oscilante. La formulación acoplada se implementó numéricamente en una nueva librería de OpenFOAM. Simulaciones numéricas para casos de prueba seleccionados fueron validadas mediante experimentos. Después de validar los resultados numéricos, se simularon varios escenarios de trabajo de tres recolectores piezoeléctricos de energía en tándem con el objetivo de evaluar la aplicabilidad de la formulación numérica. Los resultados obtenidos mostraron que la interacción entre cilindros jugó un papel importante tanto en el ancho de banda de sincronización como el voltaje de salida. El ancho de banda de sincronización de los tres recolectores en tándem fue 500% más grande en comparación de un recolector aislado.