Flow energy harvesting with piezoelectric plates

Récupération d'énergie des écoulements à l'aide de plaques piézoélectriques

Olivier Doaré (1, 2) , Sébastien Michelin (3) , Miguel Pineirua (1, 2) , Yifan Xia (1, 2, 3)

1 IMSIA - UMR 9219 - Institut des Sciences de la mécanique et Applications industrielles
2 DFA - Dynamique des Fluides et Acoustique
3 LadHyX - Laboratoire d'hydrodynamique

Le flottement de plaques flexibles dans un écoulement axial a pour origine une instabilité classique en interaction fluide-structure. Cette instabilité a pour conséquence des vibrations auto-entretenues de grande amplitude, il s'agit donc d'un mécanisme intéressant de transfert d'énergie d'un écoulement une structure. En y adjoignant un mécanisme de couplage électromécanique, nous pouvons ainsi convertir l'énergie cinétique d'un écoulement en énergie électrique. Une des pistes envisagées est d'exploiter le couplage piézoélectrique en considérant des drapeaux couverts par les matériaux piézoélectriques. Dans cette présentation, afin d'évaluer la pertinence de tels systèmes, nous tenterons de déterminer sous quelles conditions et pour quelles géométries l'efficacité de récupération d'énergie peut être maximisée. Des approches à la fois théoriques/numériques et expérimentales seront présentées, et différents phénomènes clefs pour l'efficacité seront mis en évidence : déstabilisation par ajout d'amortissement, synchronisation mécanique/électrique, résonance, accrochage.

Mots clés: récupération d'énergie; instabilités; interactions fluide-structure; piézoélectricité

Domaines: Mécanique [physics]; Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn]

Olivier Doaré, Sébastien Michelin, Miguel Pineirua, Yifan Xia. Flow energy harvesting with piezoelectric plates. 2017. ⟨hal-01492987⟩