Page 129 - 《摩擦学学报》2020年第5期

684 摩 擦 学 学 报 第 40 卷

0.5 −0.08
−0.07 t=0
0.0 −0.06
Heave displacement/cm −1.0 Vertical displacement/cm −0.04
−0.05
−0.5
−0.03
−1.5
−0.02
−0.01
−2.0
0.00
−2.5 0.01
0 2 4 6 8 −0.4 −0.3 −0.2 −0.1 0.0 0.1 0.2 0.3
Time/s Horizontal displacement/cm
(a) Heave displacement (b) The trajectory of the triboelectric ball in the spherical shell
Fig. 6 Kinematics analysis of R-TENG
图 6 R-TENG的运动学分析

×10 V
3
3
2
1
0
−1
−2
−3
−4
−5
t=0 s t=1 s t=2 s t=3 s

Fig. 7 Potential distribution of R-TENG
图 7 R-TENG的电势分布

1 500 1.140 95
Electric potential difference/V −500 0 Capacotance/10 −10 F 1.140 90
1 000

500

−1 000
−1 500 1.140 85
0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 10
Time/s Time/s
(a) Open circuit voltage of R-TENG (b) Equivalent capacitance of R-TNEG
Fig. 8 Multiphysics coupling model power generation performance
图 8 多物理场耦合模型发电性能

外电路将形成交流电，此输出即可为负载供电，也可 稳定. 为了提高电路仿真效率，本文中将电容值视为
[19]
以使用电能储存器(如电容器等)对输出电能进行储存. 常数，这也与其他研究者的方法一致 .
R-TENG在工作过程中，两个铝电极与其中间的 2.4 摩擦纳米发电机的电路仿真
电介质构成了1个可变电容，且电容值随着外壳和 摩擦纳米发电机可视为由电压源-电容串联的等
[20]
PTFE起电小球空间位置的改变而不断变化. 图8(b)所 效电路模型 ，故可通过研究其开路电压和等效电容
[18]
示为随机波浪激励下，两铝电极间的电容值的变化情 进行电路模拟分析，进而研究其发电性能 .
况. 由图可得，在随机波浪激励下的等效电容值基本 本文作者基于Cadence软件Capture模块，构建了