Recupero di energia piezoelettrica da vortex-induced vibration (VIV), galloping ed eccitazione dovuta alla base nei veicoli leggeri

Il presente lavoro intende studiare il recupero di energia dalle vibrazioni su un veicolo leggero, come la bicicletta. Essa presenta due principali fonti di eccitazione che sono la strada e il vento e si intende analizzare il quantitativo di energia che è possibile recuperare da esse. Infatti, il recupero di energia risulta importante per poter alimentare piccoli sensori o dei led. La trasformazione da energia meccanica ad energia elettrica avviene grazie a un harvester piezoelettrico costituito da una piccola piastra in materiale PZT incollata su una lastra di alluminio fissata opportunamente alla bicicletta. All’estremo libero della lastra di alluminio si incastra un corpo tozzo costituito da un cilindro o da un parallelepipedo a base quadrata in materiale polimerico che svolge la duplice funzione di accordatura del sistema alla banda di frequenze derivanti dall’eccitazione della strada e di interazione fluidodinamica con l’aria. In particolare, si sfrutteranno due principali effetti fluidodinamici che sono il vortex-induced-vibration (VIV) per il cilindro, ossia un distacco di vortici alternato dovuto al vento che investe il cilindro; e il galloping, che riguarda i corpi tozzi come i parallelepipedi nei quali si ha una forte instabilità dei coefficienti di lift e di drag per piccole variazioni dell’angolo di attacco, causando delle oscillazioni molto pronunciate dopo il raggiungimento dell’instabilità a una certa velocità critica, per poi crescere in funzione della velocità del vento. Saranno presentati i risultati ottenuti da alcune prove su strada effettuate a diverse velocità della bicicletta e utilizzando sia una massa concentrata, per quantificare il solo effetto dovuto all’eccitazione della base, sia i corpi tozzi sopra presentati per analizzare la combinazione della strada con il vento.