پدیده پیزوالکتریک، برداشت انرژی و معرفی ماژول مربوطه در نرم افزار کامسول مالتی فیزیکس

پدیده پیزوالکتریک عبارت است از توانایی تبدیل نیروهای مکانیکی به الکتریسیته که در برخی از سرامیک ها دیده می شود. در این مقاله پس از معرفی پدیده پیزوالکتریک، کاربردهای متنوعی از آن ارائه می شود. چون استفاده از انواع انرژی جهت کاهش فشار موجود بر منابع سنتی انرژی نظیر سوخت های فسیلی در اولویت تحقیقاتی و عملیاتی قرار دارد، رویکرد برداشت انرژی از سیستم های متنوع توسط پدیده پیزوالکتریک مورد توجه است. این برداشت انرژی می تواند از انواع منابع ارتعاشی با فرکانس های مختلف صورت گیرد. شبیه سازی های کامپیوتری روش مناسبی برای کمک به طراحی های مختلف هستند. نرم افزار کامسول، که بر اساس حل معادلات دیفرانسیل حاکم بر سیستم ها به روش اجزای محدود عمل می کند، دارای ماژولی جهت شبیه سازی سیستم های پیزوالکتریک است. در این مطالعه این ماژول بعد از معرفی کلی نرم افزار کامسول به صورت جزئی بررسی می شود. تیر یک سر گیرداری از جنس ماده پیزوالکتریک شبیه سازی و تاثیر تغییرات فرکانس و بار الکتریکی در کارکرد آن بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که میزان ولتاژ و توان الکتریکی قابل حصول از ارتعاشات وارد بر یک ماده پیزوالکتریک به میزان فرکانس ارتعاش بستگی دارد. بیشینه برداشت انرژی الکتریکی نزدیکی فرکانس تشدید رخ می دهد. از این پدیده در کاربردهای صنعتی و پزشکی استفاده می شود.