針對當前超聲污水降解及超聲特種加工等節(jié)能、高效、環(huán)保領域大功率超聲換能器發(fā)熱嚴重的問題開展研究。主要因為高溫會導致?lián)Q能器的壓電陶瓷快速老化,壽命縮短,甚至去極化等;進一步導致共振頻率漂移,振幅衰減,加工精度降低,振動加工系統(tǒng)失穩(wěn)等諸多不利影響。目前大功率壓電超聲換能器降溫的主要方式有水冷、風冷散熱方式,然而此類傳統(tǒng)方法只能降低系統(tǒng)外表溫度,但換能器內部溫度仍然較高。為了進一步解決大功率超聲換能器的發(fā)熱問題,本文以應用最為廣泛的夾心式壓電超聲換能器為原型結合高密度散熱的熱超導管,設計了一種新型的耦合熱超導管的高密度散熱型壓電復合夾心超聲換能器,可在換能器的金屬前蓋板、后蓋板或厚電極位置徑向穿孔,用于連接具有強散熱能力的熱超導管散熱裝置,以從換能器內部傳遞熱量。利用擁有高密度相變換熱特性的熱超導管對大功率超聲換能器進行散熱降溫,以期解決因高溫導致?lián)Q能器壓電陶瓷急劇老化、壽命短,甚至退極化等行業(yè)技術難題,從而確保其穩(wěn)定的工作性能及強超聲輻射效率,并改善超聲振動加工質量和提高超聲液體處理效率。通過建立機電等效電路,采用有限元方法和數值計算方法,對熱超導管換能器的熱管耦合深度、管徑、管數及熱管位... 

【文章來源】：浙江師范大學浙江省

【文章頁數】：90 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 前言
    1.1 研究背景及意義
    1.2 換能器散熱的研究現狀
        1.2.1 氣介、液介制冷
        1.2.2 半導體制冷
        1.2.3 熱管制冷
    1.3 主要研究內容
        1.3.1 換能器溫度場分布
        1.3.2 研究目標及內容
2 徑向穿孔壓電換能器的縱振特性分析
    2.1 徑向穿孔變幅桿的等效電路
        2.1.1 徑向穿孔薄圓盤的厚度振動等效電路
        2.1.2 任意變截面徑向穿孔變幅桿的縱振等效電路
        2.1.3 常用截面的徑向穿孔變幅桿縱振等效電路
    2.2 節(jié)面徑向穿孔換能器的縱振特性
        2.2.1 節(jié)面位置穿孔任意變截面換能器的等效電路
        2.2.2 節(jié)面位置穿孔任意變截面換能器的共振及反共振頻率方程
        2.2.3 節(jié)面位置穿孔任意變截面換能器的縱振特性
    2.3 電極徑向穿孔復合換能器的縱振特性
        2.3.1 電極位置穿孔等截面復合換能器的等效電路及共振頻率方程
        2.3.2 電極位置穿孔等截面復合換能器的縱振特性
    2.4 本章小結
3 徑向穿孔壓電換能器的縱振特性有限元分析
    3.1 有限元分析方法
        3.1.1 幾何建模
        3.1.2 材料定義及求解域設定
        3.1.3 邊界條件設定
        3.1.4 網格剖分
        3.1.5 求解及后處理
    3.2 徑向穿孔變幅桿有限元仿真分析
        3.2.1 穿孔幾何尺寸對變幅桿共振頻率的影響
        3.2.2 穿孔對變幅桿位移振幅和振速的影響
    3.3 徑向穿孔換能器有限元仿真分析
        3.3.1 薄電極換能器
        3.3.2 厚電極復合換能器
    3.4 本章小結
4 高密度散熱型復合壓電換能器的振動特性分析
    4.1 徑向耦合熱超導管的金屬薄圓盤彎曲振動
    4.2 徑向耦合熱超導管的高密度散熱復合換能器縱向振動
        4.2.1 前蓋板位置耦合熱超導管的換能器縱向振動特性
        4.2.2 電極位置耦合熱超導管的復合換能器縱向振動特性
    4.3 本章小結
5 樣品試驗與測試
    5.1 樣品換能器頻率測試
        5.1.1 穿孔換能器樣品頻率測試
        5.1.2 高密度散熱換能器樣品頻率測試
    5.2 樣品換能器換熱性能測試
        5.2.1 高密度散熱壓電超聲換能器散熱性能測試
        5.2.2 高密度散熱壓電超聲換能器振動特性測試
    5.3 本章小結
6 總結與展望
參考文獻
附錄 A 穿孔復合換能器系統(tǒng)實驗圖
附錄 B 熱管換能器溫度場數據
攻讀學位期間取得的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]前端開孔的大振幅柱型超聲變幅桿[J]. 張然,崔曉娟,賀西平,王照偉.  云南大學學報(自然科學版). 2020(01)
[2]比較甲狀腺手術中超聲刀與傳統(tǒng)電刀對喉返神經的保護作用[J]. 程蘊.  中國醫(yī)療器械信息. 2019(24)
[3]超聲刀行小切口甲狀腺手術中暴露喉返神經的臨床療效分析[J]. 方桂明,魏浩波,劉東升.  中國實用醫(yī)藥. 2019(35)
[4]超聲加工技術的研究進展[J]. 張德遠,劉逸航,耿大喜,姜興剛.  電加工與模具. 2019(05)
[5]原油超聲降黏機制[J]. 寇杰,王冰冰,張益華.  中國石油大學學報(自然科學版). 2019(05)
[6]超聲波焊接在木塑復合材料中的應用研究及性能分析[J]. 馮嫦,鄧汨方,張勝宏.  塑料工業(yè). 2019(08)
[7]硬質合金銑刀片合金產品的超聲清洗和實際應用[J]. 羅曉冬,譚宏.  清洗世界. 2019(07)
[8]胡蘿卜切片超聲遠紅外干燥工藝的優(yōu)化[J]. 李武強,萬芳新,韋博,黃曉鵬.  西北農林科技大學學報(自然科學版). 2020(02)
[9]多諧振寬帶Janus-Ring換能器[J]. 孫淑珍,李俊寶.  聲學學報. 2019(04)
[10]超聲振動切削加工機理及切削性能分析[J]. 李仁鎖,鄒愛成,寧曉明.  裝備制造技術. 2019(07)

博士論文
[1]鈮酸鉀鈉基無鉛陶瓷的壓電及其穩(wěn)定性研究[D]. 姚方周.清華大學 2016
[2]模式轉換型功率超聲振動系統(tǒng)的設計及優(yōu)化[D]. 許龍.陜西師范大學 2011
[3]徑向及徑—扭復合振動模式夾心式壓電超聲換能器研究[D]. 劉世清.陜西師范大學 2005

碩士論文
[1]縱彎耦合振動型駐波壓電驅動器的研究[D]. 李春紅.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]變厚度盤形徑—扭復合振動壓電超聲換能器研究[D]. 李陸化.浙江師范大學 2016
[3]徑向復合型壓電超聲換能器研究[D]. 蘇超.浙江師范大學 2012



本文編號：3154549