Vortex Generator Design for Electrical Energy Harvesting with Piezoelectric in Rivers

Abstract

Günümüzde, teknoloji ve bilimin ilerlemesiyle birlikte artan nüfus ve refah seviyesine paralel olarak enerji ihtiyacı da gün geçtikçe artmaktadır ve giderek artan bu enerji ihtiyacını karşılamak için de alternatif enerji üretim yöntemleri araştırılmaktadır. Yapılan bu çalışmada da artan enerji ihtiyacına çözüm üretmek amacıyla; kapalı sistem bir akış kanalı içerisine girdap üretici plakalar yerleştirilip türbülanslı akış oluşturularak piezoelektrik malzemede meydana getirilen titreşimlerden elektrik enerjisi üretilmeye çalışılmıştır. Belirtilen çalışma kapsamında, tasarımı yapılan girdap üretici plaka aracılığıyla akışkanın türbülans değeri arttırılıp 4 farklı Reynolds sayısı ve kanal içine dikey olarak 2 farklı mesafede konumlandırılan bir piezoelektrik malzeme ile çalışılmıştır. Tasarlanıp üretilen girdap üretici plaka ile yapılan deneysel çalışmaların sonuçları sayısal olarak da HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) simülasyon programı ile elde edilmiş ve böylece bu çalışmadan sonra aynı konu üzerinde yapılacak sayısal çalışmalar için sınır şartları tanımlanmıştır. Bu çalışma sonucunda en iyi enerji hasadı veriminin dikey olarak konumlandırılan piezoelektrik malzeme ile 30825 Reynolds sayısında ve piezoelektrik malzeme ile girdap üretici plaka arasındaki mesafenin 65 mm olduğu anda elde edildiği gözlenmiş olup 0.017 V voltaj ve 4.82 J/kg Türbülans Kinetik Enerji değeri elde edilmiştir.