Cosecha de energia basada en fenomenos aeroelasticos

Resumen:

En este proyecto se propone desarrollar un marco de trabajo multidisciplinario que permita modelar, simular y optimizar el comportamiento piezo-aeroelástico no-lineal y no-estacionario de arreglos de cosechadores de energía basados en inestabilidades de origen aerodinámico tales como vibraciones inducidas por vórtices, "galloping" y "flutter". Este marco podrá materializarse mediante el desarrollo y combinación de herramientas numéricas de orden reducido con técnicas de aprendizaje de máquinas (Machine Learning, ML) que permitan investigar, con bajo costo computacional, la interacción fluido-estructura a números de Reynolds moderados en dominios con fronteras sólidas altamente deformables. Un tópico muy importante de investigación en el área de las energías renovables es el desarrollo de nuevos conceptos de cosecha de energía desde fuentes ambientales que permitan alimentar dispositivos electrónicos de bajo consumo emplazados en lugares remotos (o de difícil acceso), mientras al mismo tiempo permiten eliminar el uso de baterías (o extender su vida útil), es actualmente un tópico muy importante de investigación en el área de las energías renovables. En lo que respecta a la plataforma de co-simulación piezo-aeroelástica, la idea fundamental consiste en tratar el flujo de aire circundante y la estructura de los cosechadores como elementos de un único sistema dinámico; e integrar numéricamente, simultáneamente, e interactivamente en el dominio del tiempo todas las ecuaciones gobernantes. Debido a que las ecuaciones son integradas numéricamente, las no-linealidades estructurales pueden ser incluidas sin dificultad. El modelo aerodinámico propuesto es inherentemente no-lineal. Por otro lado, para lograr una herramienta de optimización computacionalmente eficiente se propone la construcción de metamodelos que permitan sustituir en su totalidad (o parcialmente) el modelo piezo-aeroelástico generado en la primera etapa. Para construir (entrenar) los modelos sustitutos se propone la utilización de técnicas basadas en ML en combinación con simulaciones numéricas de alta fidelidad. El fin último de este trabajo de investigación es explorar la posibilidad de llevar a cabo simulaciones numéricas que permitan abordar los tres aspectos, no abordados adecuadamente hasta el presente, que en el contexto de arreglos de cosechadores de energía piezo-aeroelásticos se asocian a: i) Cómo la potencia de salida depende de los parámetros del sistema; ii) Cómo la potencia de salida depende de la distribución de cosechadores; y iii) Cuál es la distribución espacial óptima de cosechadores que maximiza la extracción de energía.

Financiamiento :

Externo

Área temática:

(FONCYT) Tecnología Energética, Minera, Mecánica y de Materiales

Cosecha de energia basada en fenomenos aeroelasticos

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