Collaborative Research: Nonlinear Design and Development of Multi Degree-of-freedom Broadband Energy Harvesting Systems

合作研究:多自由度宽带能量收集系统的非线性设计与开发

基本信息

项目摘要

This project addresses the harvesting and conversion of mechanical energy from low-level ambient vibration into usable electrical energy. Utilizing the unique properties of "essentially" nonlinear vibrating systems, it develops multi degree-of-freedom, passive, broadband devices that will increase the efficiency and performance of energy harvesting systems acting on low-level ambient vibrations. Three research tasks are undertaken: 1) analysis of the system-level dynamics including nonlinearity in both the mechanical resonator and the electrical charging system; 2) design and application of multidegree-of-freedom resonators to enhance harvesting; and 3) experimental verification of proposed designs. Furthermore, collaboration with a group at the University of Bristol (UK) seeks to incorporate state of the art energy conversion strategies that can work efficiently in conjunction with the broadband resonator to produce a reliable, consistent source of power. The research is anticipated to lead to an enabling technology for next-generation portable devices and wireless sensors and provide a novel framework for the design and optimization of systems that incorporate nonlinear elements. Finally, this project enhances the diversity of the engineering community through targeted outreach, undergraduate research programs, and the support of students from underrepresented groups.
该项目解决了从低级环境振动到可用电能的机械能的收获和转化。利用“本质上”非线性振动系统的独特性能,它开发了多个自由度,被动的宽带设备,这些设备将提高作用于低水平环境振动的能量收集系统的效率和性能。进行了三项研究任务:1)分析系统级动力学,包括机械谐振器和电气充电系统中的非线性; 2)设计和应用多种自由谐振器以增强收获; 3)拟议设计的实验验证。此外,与布里斯托大学(英国)的一个小组合作,试图结合最先进的能量转换策略,这些策略可以与宽带谐振器结合使用,以产生可靠的,一致的权力来源。预计这项研究将为下一代便携式设备和无线传感器提供启示技术,并为结合非线性元素的系统的设计和优化提供了新颖的框架。最后,该项目通过有针对性的外展,本科研究计划以及代表性不足的群体的学生的支持来增强工程社区的多样性。

项目成果

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