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Tesi etd-11202014-215759


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
BOLOGNA, FRANCESCO
URN
etd-11202014-215759
Title
Studio di un convertitore di energia dal moto ondoso a colonna d'acqua oscillante dotato di un generatore ad elastomero elettroattivo
Struttura
INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE
Corso di studi
INGEGNERIA MECCANICA
Supervisors
relatore Fontana, Marco
relatore Vertechy, Rocco
Parole chiave
  • Energia da moto ondoso
  • WEC
  • OWC
  • elastomero dielettrico
Data inizio appello
10/12/2014;
Consultabilità
Completa
Riassunto analitico
Gli elastomeri dielettrici (DE) sono materiali altamente deformabili, il cui comportamento meccanico ed elettrico sono fortemente accoppiati, e che possono essere efficacemente impiegati per convertire, in modo diretto, energia meccanica in elettricità. In particolare, i DE sono attualmente studiati nell'ambito dei sistemi di conversione di energia dal moto delle onde del mare, meglio noti come Wave Energy converters (WEC).
In questa tesi, si studia un sistema WEC basato sul principio della colonna d'acqua oscillante, meglio noto come Oscillating Water Column (OWC). In particolare, il sistema considerato è composto da una struttura cilindrica disposta con asse verticale e riempita in parte di acqua e in parte di aria. L'estremità inferiore della struttura è sommersa e presenta una apertura al flusso di acqua, mentre l'estremità superiore è coperta da una membrana DE. Il moto ondoso induce, attraverso l'apertura sommersa, una oscillazione della massa di acqua inclusa nella struttura generando una pressione oscillatoria che provoca una deformazione ciclica della membrana DE. L'energia elastica accumulata dalla membrana durante queste deformazioni viene convertita in modo diretto in elettricità attraverso un opportuno controllo della carica elettrica.
In questa tesi, è stato approntato un modello multi-fisico semplificato per l'ottimizzazione dei parametri di progetto, quali lo spessore e il prestretch della membrana e dei parametri di controllo come la pressurizzazione iniziale della membrana e il campo elettrico di controllo. A differenza dei precedenti studi, il sistema proposto tiene conto di un modello idrodinamico lineare tempo-variante accoppiato con un modello visco-elastico del DE.
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