شبیهسازی عددی برداشت انرژی پیزوالکتریک از امواج سطحی در خاک: تحلیل تنش، جریان الکتریکی و مقایسه مواد فعال

در این پژوهش، شبیهسازی دوبعدی برداشت انرژی از امواج سطحی در خاک با استفاده از الیههای پیزوالکتریک مدفون ارائه شده است. مدل شامل یک لایه خاک نیمهبینهایت و یک لایه مستطیلی پیزوالکتریک است که تحت تحریک موجی سینوسی از سطح، پاسخ الکترومکانیکی تولید میکند. معادلات کوپل شده تنش –الکتریک با استفاده از روش اجزای محدود حل شدهاند و توزیع تنش، میدان پتانسیل الکتریکی، و بردارهای جریان الکتریکی بررسی شدهاند. در ادامه، عملکرد دو ماده پیزوالکتریک رایج شامل PZT و PVDF نیز از نظر بازده انرژی برداشتشده مقایسه گردیده است. نتایج نشان می دهند که ماده PZT علیرغم افت سریعتر، در بازه زمانی کوتاه تر توان باالتری تولید میکند، در حالی که PVDF عملکرد پایدارتری در بازه زمانی بلندتر دارد. این تحلیلها میتوانند به طراحی بهینه سامانه های هوشمند برداشت انرژی از ارتعاشات محیطی کمک شایانی نمایند.

کلیدواژه ها:

پیزوالکتریک ، شبیهسازی عددی ، برداشت انرژی ، امواج سطحی ، تنش ، جریان الکتریکی ، مواد فعال