پدیده پیزوالکتریک، برداشت انرژی و معرفی ماژول مربوطه در نرم‌افزار کامسول مالتی‌فیزیکس

پدیده پیزوالکتریک عبارت‌ است از توانایی تبدیل نیروهای مکانیکی به الکتریسیته که در برخی از سرامیک‌ها دیده می‌شود. در این مقاله پس از معرفی پدیده پیزوالکتریک، کاربردهای متنوعی از آن ارائه می‌شود. چون استفاده از انواع انرژی جهت کاهش فشار موجود بر منابع سنتی انرژی نظیر سوخت‌های فسیلی در اولویت تحقیقاتی و عملیاتی قرار دارد، رویکرد برداشت انرژی از سیستم‌های متنوع توسط پدیده پیزوالکتریک مورد توجه است. این برداشت انرژی می‌تواند از انواع منابع ارتعاشی با فرکانس‌های مختلف صورت گیرد. شبیه‌سازی‌های کامپیوتری روش مناسبی برای کمک به طراحی‌های مختلف هستند. نرم‌افزار کامسول، که بر اساس حل معادلات دیفرانسیل حاکم بر سیستم‌ها به روش اجزای محدود عمل می‌کند، دارای ماژولی جهت شبیه‌سازی سیستم‌های پیزوالکتریک است. در این مطالعه این ماژول بعد از معرفی کلی نرم‌افزار کامسول به‌صورت جزئی بررسی می‌شود. تیر یک‌سر گیرداری از جنس ماده پیزوالکتریک شبیه‌سازی و تاثیر تغییرات فرکانس و بار الکتریکی در کارکرد آن بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد 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 می‌دهد. از این پدیده در کاربردهای صنعتی و پزشکی استفاده‌ می‌شود.