Wydajny zbiór energii płynów

Mechanizmy sprzęgania między dynamiką konstrukcji elastycznych a otaczającymi pływami mogą doprowadzić do samopodtrzymującego się ruchu części stałej. Dotychczas zbadano kilka ważnych niestabilności między stanem ciekłym a stałym, aby ocenić wykonalność i skuteczność tego typu systemów na rzecz produkcji odnawialnej energii pochodzącej z pływów geofizycznych. Systemy te przyciągnęły wiele uwagi, zwłaszcza z tego względu, że konwencjonalne turbiny wiatrowe i wodne nie są w stanie zapewnić skutecznej konwersji energii przydatnej w zastosowaniach o małej mocy.

Zespół finansowanego przez UE projektu FLOWENERGY przyjął inną strategię względem stosowanych dotychczas podejść. Zamiast redukować indukowane pływami niestabilności i wibracje, naukowcy zintensyfikowali wibracje części stałej, by zmaksymalizować ilość generowanej energii z danego niezmiennego przepływu płynu.

Część pochodząca z ekstrakcji energii pływu w stałą energię kinetyczną może zostać przetworzona w elektryczność. Ta konwersja energii wymaga wpływu na właściwości wibracji części stałej, a mianowicie na próg niestabilności, amplitudę i częstotliwość. W projekcie FLOWENERGY pokazano, że proces ekstrakcji energii może odnieść korzyści z fundamentalnych właściwości tych systemów ciekłych i stałych, wzmocnienia wibracji przy niższych prędkościach pływów i przy wyższych amplitudach wahań.

Badacze skupili się także na zgłębianiu interakcji zachodzących między przepływem płynów, wibracją części stałej a obwodem mocy wyjściowej na wskaźniku piezoelektrycznym. Odkryto, że obwody mają wyraźny wpływ na wydajność zbioru przez wspomaganie zjawisk strojenia lub zamknięcia (ang. lock-in).

Kolejnym zadaniem było uwzględnienie złożonych zespołów wibrujących części stałych i określenie relacji między rozmieszczeniem lokalnym a ich właściwościami wibracyjnymi. Badania doświadczalne obejmowały nieregularne układy cylindrów wibrujących. Zaproponowano prosty model, by określić amplitudę wibracji różnych cylindrów jako funkcję ich lokalnego rozmieszczenia. To badanie będzie niezwykle pomocne podczas projektowania farm lub zespołów urządzeń do poboru energii pływów.

Problem interakcji hydrodynamicznych w zespołach systemów samobieżnych doprowadził do powołania kilku partnerstw w ramach projektu.

Zespół FLOWENERGY pomógł pogłębić wiedzę na temat mechanizmów wymiany energii w wibrujących systemach płynno–stałych, a także określić ich potencjał zbioru energii.