Determination of Onset Frequency of Standing-Wave Thermoacoustic-Piezoelectric Energy Harvesters with General Impedance Boundaries

Dieses Kapitel untersucht die komplizierte Dynamik thermoakustisch-piezoelektrischer Energy Harvester im Stehen, wobei der Schwerpunkt auf der Bestimmung ihrer Anfangsfrequenzen liegt. Durch die Erweiterung der geglätteten Fourier-Serie entwickeln die Autoren ein Modell, das das dynamische Verhalten dieser Systeme mit allgemeinen Impedanzgrenzen, einem entscheidenden Faktor für ihre Leistungsfähigkeit, einheitlich lösen kann. Das Kapitel beginnt mit einem historischen Überblick über die thermoakustische Wissenschaft, wobei die wichtigsten Beiträge von Rayleigh, Rott und Swift hervorgehoben und die Entwicklung thermoakustischer Energy-Harvesting-Technologien diskutiert werden. Anschließend werden eine detaillierte Modellbeschreibung und Methodik präsentiert, einschließlich der thermoakustischen Kontrollgleichung und der Impedanzanpassungsgleichung der Piezo-Membran. Die Autoren führen ergänzende Grenzfunktionen ein, um Diskontinuitäten an den Grenzen zu adressieren und so das Verhalten des Systems genauer darzustellen. Das Kapitel enthält auch eine gründliche Analyse der Auswirkungen der Erntelänge, der Arbeitsflüssigkeiten, der Stapelposition und der Impedanzgrenzen auf die kritische Schwingungsfrequenz. Durch Vergleichsstudien und detaillierte Grafiken demonstrieren die Autoren die Genauigkeit und Anwendbarkeit ihrer Methode und leisten damit einen wichtigen Beitrag im Bereich Energy Harvesting und Thermoakustik.