【摘要】：在現(xiàn)有的各種懸浮技術(shù)中,超聲懸浮由于對(duì)被懸浮物沒(méi)有電磁性質(zhì)上的要求,可以懸浮起任何性質(zhì)的材料,并且沒(méi)有附加熱效應(yīng),因此被廣泛的應(yīng)用到無(wú)容器處理研究中。本文在深入研究超聲駐波懸浮理論的基礎(chǔ)上,分析了影響超聲駐波懸浮的關(guān)鍵因素,設(shè)計(jì)了一套密閉加熱超聲懸浮裝置,并對(duì)各種材料進(jìn)行了懸浮和加熱實(shí)驗(yàn)。首先闡述了超聲懸浮技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展,分別從超聲駐波懸浮和近聲場(chǎng)懸浮兩個(gè)方面詳細(xì)介紹了聲懸浮技術(shù)的研究現(xiàn)狀,其中著重介紹了提高超聲懸浮性能的研究。分析了影響超聲懸浮性能的三個(gè)主要因素,分別為諧振腔的作用、介質(zhì)密度與重力水平的影響,本文主要討論溫度對(duì)超聲懸浮性能的影響,介紹了溫度在超聲懸浮中的應(yīng)用,提出了文本的主要研究?jī)?nèi)容——設(shè)計(jì)密閉加熱超聲懸浮裝置,討論溫度變化后,超聲懸浮性能的變化。從超聲懸浮理論入手,簡(jiǎn)述了超聲駐波的懸浮機(jī)理,分別從聲壓、聲輻射力、勢(shì)阱等方面對(duì)超聲駐波懸浮的機(jī)理進(jìn)行簡(jiǎn)述,詳細(xì)分析了被懸浮物的懸浮位置及與懸浮穩(wěn)定性之間的關(guān)系,為本文的主要研究?jī)?nèi)容提供了理論依據(jù)。同時(shí)還分析了溫度對(duì)超聲懸浮的影響,分別從溫度對(duì)介質(zhì)密度的影響,以及溫度對(duì)聲傳播速度的影響兩方面進(jìn)行討論,通過(guò)研究分析得出,當(dāng)溫度增加后,在諧振間距不變的情況下會(huì)削弱聲輻射力,為后續(xù)研究與實(shí)驗(yàn)提供了計(jì)算公式及理論依據(jù)。分析了傳熱的原理,為本文的加熱實(shí)驗(yàn)提供新的方法。對(duì)密閉加熱超聲懸浮系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研究,此系統(tǒng)主要包括超聲懸浮部分、密封部分、電控調(diào)節(jié)部分以及加熱部分。在超聲懸浮部分中,對(duì)壓電換能器和變幅桿進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及材料選擇;對(duì)密封部分進(jìn)行整體設(shè)計(jì),重點(diǎn)確定了上腔體和圓柱腔的結(jié)構(gòu)及配合方式;對(duì)溫控部分進(jìn)行設(shè)計(jì),確定了本文實(shí)驗(yàn)設(shè)備的加熱方式,以及整個(gè)溫度控制系統(tǒng)的構(gòu)成及各部分原理;設(shè)計(jì)了電控系統(tǒng),包括系統(tǒng)中各器件的工作方式,并設(shè)計(jì)了PLC的程序圖。利用ANSYS仿真軟件對(duì)超聲換能器進(jìn)行流固耦合仿真,得到在不同發(fā)-反距離下的聲壓分布,并對(duì)每種發(fā)-反距離下進(jìn)行不同溫度的聲壓仿真,對(duì)比三種情況下的最大聲壓值,發(fā)現(xiàn)隨著溫度的增加,最大聲壓逐漸減小,通過(guò)計(jì)算增加溫度后的最大聲壓值和常溫下的最大聲壓值的差,并求出減小的百分比。搭建了密閉超聲懸浮加熱實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng),完成了超聲懸浮裝置常溫下的懸浮實(shí)驗(yàn),得出了每種懸浮模式下的諧振距離,探討了不同模式下的功率差異;完成了超聲懸浮裝置在密閉條件下的加熱實(shí)驗(yàn),首先在同一諧振距離進(jìn)行了不同溫度條件下的懸浮實(shí)驗(yàn),通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出溫度變化后諧振距離的變化情況;同時(shí),對(duì)溫度變化后的懸浮力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,利用三個(gè)重力不同的物體分別對(duì)懸浮力進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證了本文理論和仿真所得結(jié)論的正確性。綜上所述,本文從仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究?jī)蓚�(gè)方面,完成了超聲駐波在密閉溫度場(chǎng)中懸浮特性的研究,得出了在諧振間距等其他因素不變的條件下,增加聲場(chǎng)的溫度,會(huì)削弱聲懸浮力的結(jié)論,最后針對(duì)本文設(shè)計(jì)的密閉加熱超聲懸浮裝置存在的問(wèn)題,提出了改進(jìn)建議和設(shè)想,為后續(xù)的研究工作奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TB55

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 解文軍,魏炳波;聲懸浮無(wú)容器處理過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J];宇航學(xué)報(bào);2000年S1期

2 杜寶玉;趙波;劉傳紹;閆艷燕;;聲懸浮無(wú)容器處理的實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬分析[J];新技術(shù)新工藝;2005年12期

3 劉家郡;江海;尤暉;焦曉陽(yáng);劉建芳;楊志剛;;超聲懸浮氣浮混合式懸浮的承載力特性研究[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2013年05期

4 ;我國(guó)聲懸浮研究國(guó)際領(lǐng)先[J];華夏星火;2002年05期

5 ;聲懸浮裝置可有效維持 未來(lái)人類(lèi)外星基地建造[J];發(fā)明與創(chuàng)新(綜合科技);2010年03期

6 馬國(guó)利;;聲懸浮及聲速測(cè)定實(shí)驗(yàn)儀的設(shè)計(jì)[J];應(yīng)用聲學(xué);2012年03期

7 王剛,王偉平,曹竹友;通過(guò)數(shù)值模擬方法討論聲懸浮裝置中顆粒穩(wěn)定性[J];化工學(xué)報(bào);2000年S1期

8 李冰航,吳嘉,席葆樹(shù);球形粒子在低頻聲場(chǎng)作用下懸浮的實(shí)驗(yàn)研究[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年S1期

9 杜寶玉;趙波;劉傳紹;閆艷燕;;聲懸浮無(wú)容器處理的實(shí)驗(yàn)研究及有限元分析[J];機(jī)械強(qiáng)度;2006年S1期

10 閆迎利;;物理懸浮及其應(yīng)用[J];中學(xué)物理;2011年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前8條

1 羅雅靜;郭建中;嚴(yán)雪艷;姚旭;陸飛;;新型單軸式聲懸浮裝置設(shè)計(jì)[A];2009年西安-上海聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

2 諶志偉;高建民;;超聲懸浮發(fā)展趨勢(shì)以及在農(nóng)業(yè)工程的應(yīng)用[A];2007年中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2007年

3 盧曉靜;田海霞;雷育榮;;影響聲懸浮能力的重要因素[A];2009年西安-上海聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

4 閆樂(lè)樂(lè);林書(shū)玉;李果;魚(yú)強(qiáng)花;;指數(shù)型旋轉(zhuǎn)輻射體近場(chǎng)聲懸浮系統(tǒng)的聲場(chǎng)分析[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)第十屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2013年

5 閆樂(lè)樂(lè);林書(shū)玉;魚(yú)強(qiáng)花;李果;;一種新型的近場(chǎng)聲懸浮系統(tǒng)的模態(tài)分析[A];2013中國(guó)西部聲學(xué)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集（上）[C];2013年

6 陳超;孫運(yùn)濤;趙淳生;;基于NFAL的非接觸式直線型作動(dòng)器定子的分析設(shè)計(jì)[A];第三屆全國(guó)壓電和聲波理論及器件技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

7 周鐵英;劉勇;袁世明;姜開(kāi)利;;聲懸浮對(duì)超聲振動(dòng)減摩的影響[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)2002年全國(guó)聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

8 李化茂;;聲沖流實(shí)驗(yàn)研究[A];2004年全國(guó)物理聲學(xué)會(huì)議論文集[C];2004年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 記者 孫獻(xiàn)濤、楊永林;我國(guó)聲懸浮研究國(guó)際領(lǐng)先[N];光明日?qǐng)?bào);2002年

2 靳達(dá)申　車(chē)成衛(wèi);勇辟蹊徑　齊攀高峰[N];光明日?qǐng)?bào);2004年

3 記者 任建民;我國(guó)聲懸浮研究取得重要進(jìn)展[N];人民日?qǐng)?bào);2001年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 呂勇軍;水和水溶液在聲懸浮條件下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與凝固機(jī)制[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

2 解文軍;聲懸浮優(yōu)化設(shè)計(jì)理論及其應(yīng)用研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2002年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 羅雅靜;單軸式環(huán)形夾持力超聲懸浮裝置的研究[D];陜西師范大學(xué);2010年

2 李敏姣;超聲駐波在密閉溫度場(chǎng)中的懸浮特性與實(shí)驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2017年

3 盧曉靜;拋物線旋轉(zhuǎn)聚焦輻射體聲懸浮裝置的研究[D];陜西師范大學(xué);2010年

4 崔衛(wèi)芳;超聲懸浮溫度特性的試驗(yàn)研究及有限元分析[D];河南理工大學(xué);2009年

5 馮大圣;單軸式聲懸浮器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及其懸浮性能研究[D];河南理工大學(xué);2007年

6 閆樂(lè)樂(lè);一種新型的近場(chǎng)聲懸浮系統(tǒng)的研究[D];陜西師范大學(xué);2014年

7 郭木鐸;超聲駐波聲懸浮能力及其穩(wěn)定性仿真與實(shí)驗(yàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

8 王正偉;聲懸浮拋光磨粒流場(chǎng)分析及試驗(yàn)研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

9 張琳;聲懸浮場(chǎng)的激光全息干涉研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2005年

10 廖然;單軸聲懸浮裝置的ANSYS仿真實(shí)驗(yàn)研究[D];陜西師范大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：2555233