پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 414 |
| تعداد مقالات | 5,478 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,010,365 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,299,919 |
شبیه‌سازی اجزا محدود و ارزیابی عملکرد تجربی رادیاتور ارتعاشی فراصوت | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 6، دوره 55، شماره 10، دی 1402، صفحه 1261-1274 اصل مقاله (3.17 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2024.22635.7654 | ||
| نویسندگان | ||
| آریانا اکبری؛ رضوان عابدینی* | ||
| دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| در پژوهش حاضر از روش شبیه‌سازی اجزاء محدود و آزمون‌های تجربی برای طراحی، ساخت و ارزیابی عملکرد یک مجموعه رادیاتور ارتعاشی فراصوتی توان بالا بهره گرفته شده است. دو هدف اصلی در طراحی دستیابی به فرکانس تشدید نامی 20 کیلوهرتز در شکل مود ارتعاش طولی مجموعه ترنسدیوسر و بوستر و شکل مود خمشی صفحه رادیاتور و دور نمودن شکل مودهای مزاحم از محدوده فرکانسی شکل مود اصلی است. پس از طراحی و ساخت نمونه براساس نتایج شبیه‌سازی، آزمون‌های تجربی تحلیل مودال، آزمون ضربه و تحلیل امپدانسی برای ارزیابی مشخصات عملکردی مجموعه رادیاتور ارتعاشی فراصوت انجام گرفت. جهت صحت‌سنجی، نتایج شبیه‌سازی شامل فرکانس تشدید و موقعیت گره و شکم ارتعاشی با نتایج آزمون تجربی مقایسه شدند. نتایج آزمون‌های تجربی تعیین فرکانس تشدید و مقایسه آن با نتایج شبیه‌سازی (خطای کمتر از 0.5 درصد)، بیانگر دقت پیش‌بینی نتایج و تطابق فرکانس تشدید با مقدار نامی طراحی شده است. همچنین شکل مودهای مزاحم با فاصله قابل قبولی از شکل مود اصلی خمشی رادیاتور قرار داشتند. در نهایت نتایج آزمون اندازه‌گیری دامنه ارتعاشی بیانگر تطابق موقعیت نقاط گره و شکم ارتعاشی در آزمون تجربی با مقادیر شبیه‌سازی اجزاء محدود است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| رادیاتور فراصوتی؛ ارتعاشات فراصوتی؛ شبیه‌سازی اجزاء محدود؛ فرکانس تشدید؛ دامنه ارتعاشات | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Finite Element Simulation and Experimental Evaluation of an Ultrasonic Radiator | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ariana Akbari؛ rezvan abedini | ||
| Iran University of science and engineering | ||
| چکیده [English] | ||
| In the current research, finite element simulation and experimental tests have been used to design, manufacture, and evaluate the performance of a high-power ultrasonic circular radiator called ultrasonic airborne. The two main goals in the design are to achieve a nominal resonance frequency of 20 kHz in the longitudinal mode shape of the transducer and booster assembly and the flexural mode shape of the circular radiator plate and to remove the disturbing modes from the frequency range of the main mode shape. After designing and manufacturing the sample based on the simulation results, experimental tests consisting of a modal impact test, impedance analysis, and amplitude measurement were performed. Simulation results, including the resonance frequency and position of the node and anti-node, were compared with the experimental results. The experimental test results of the resonance frequency compared with the simulation results, indicate the accuracy of the prediction of the results of the resonance frequency with the designed nominal value (error less than 0.5%). Also, the disturbing mode shapes were at an acceptable distance from the main flexural mode shape of the radiator. Reasonable agreement is achieved between experimental vibration amplitude measurement and finite element simulation predictions (position of the node and anti-node). | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Circular radiator, Ultrasonic airborne, Finite Elements Simulation, Resonance Frequency, Vibration Amplitude | ||
| مراجع | ||
|
[1] H. Kuttruff, Ultrasonics: Fundamentals and applications, Springer Science & Business Media, (2012). [2] J.A. Gallego-Juárez, K.F. Graff, Power ultrasonics: applications of high-intensity ultrasound, Elsevier, (2014). [3] R. Abedini, A. Abdullah, Y. Alizadeh, V. Fartashvand, A Roadmap for Application of High Power Ultrasonic Vibrations in Metal Forming, Modares Mechanical Engineering, 16(10) (2017) 323-334, (In persian). [4] R. Abedini, A Roadmap for Application of High Power Ultrasonic in Plastic and Metal Welding, Journal of Vibration and Sound, 10(20), (2022) 35-55, (In Persian). [5] D. Chen, S.K. Sharma, A. Mudhoo, Handbook on applications of ultrasound: sonochemistry for sustainability, CRC press, (2011). [6] M. Villamiel, E. Riera, J. García-Pérez, The Use of Ultrasound for Drying, Degassing and Defoaming of Foods, in, (2021), 415-438. [7] J.A. Gallego-Juárez, E. Riera, Technologies and Applications of Airborne Power Ultrasound in Food Processing, in: Ultrasound Technologies for Food and Bioprocessing, (2011), 617-641. [8] C.M.G. Charoux, K.S. Ojha, C.P. O'Donnell, A. Cardoni, B.K. Tiwari, Applications of airborne ultrasonic technology in the food industry, Journal of Food Engineering, 208 (2017), 28-36. [9] R.R. Andrés, A. Pinto, I. Martínez, E. Riera, Acoustic field generated by an innovative airborne power ultrasonic system with reflectors for coherent radiation, Ultrasonics, 99 (2019) 105963. [10] G.V. Selicani, F. Buiochi, Stepped-plate ultrasonic transducer used as a source of harmonic radiation force optimized by genetic algorithm, Ultrasonics, 116 (2021) 106505. [11] D. Ensminger, F.B. Stulen, Ultrasonics: data, equations and their practical uses, CRC press, (2008). [12] A. Cardoni, E. Riera, A. Blanco, V. Acosta, J.A. Gallego-Juárez, Modal interactions in ultrasonic plate transducers for industrial applications, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 226(8) (2012) 2044-2052. [13] J. Gallego‐Juárez, E. Riera, V. Acosta‐Aparicio, Modal interactions in high‐power ultrasonic processing transducers, in: AIP Conference Proceedings, American Institute of Physics, (2008), 595-604. [14] R.R. Andrés García, V.M. Acosta, A. Pinto, E. Riera, Airborne power ultrasonic systems for food dehydration processes intensificatio, (2018). [15] R.R. Andres, V.M. Acosta, M. Lucas, E. Riera, Modal analysis and nonlinear characterization of an airborne power ultrasonic transducer with rectangular plate radiator, Ultrasonics, 82 (2018) 345-356. [16] R.R. Andrés, A. Pinto, J.A. Cárcel, E. Riera, Airborne power ultrasonic transducers with stepped circular radiator for lyophilization at atmospheric pressure, in: Proceedings of Meetings on Acoustics ICU, Acoustical Society of America, (2019), 030011. [17] J.V. García-Pérez, J.A. Carcel, A. Mulet, E. Riera, R.R. Andrés, J.A. Gallego-Juárez, Chapter 33 - Ultrasonic drying for food preservation, in: J.A. Gallego-Juárez, K.F. Graff, M. Lucas (Eds.) Power Ultrasonics (Second Edition), Woodhead Publishing, (2023), 743-771. [18] J.A. Gallego-Juárez, G. Rodríguez, E. Riera, R.R. Andrés, A. Cardoni, Chapter 7 - Power ultrasonic transducers with vibrating plate radiators, in: J.A. Gallego-Juárez, K.F. Graff, M. Lucas (Eds.) Power Ultrasonics (Second Edition), Woodhead Publishing, (2023), 109-130. [19] R. Dorovskikh, A. Puzhaykina, P. Tertishnikov, A. Shalunov, V. Nesterov, Development of specialized disk emitters for the formation of high-intensity ultrasonic fields in gaseous media, in: Journal of Physics: Conference Series, IOP Publishing, (2023), 012003. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 297 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 412 |
||