شماره ركورد
34392
پديد آورنده
اشكان صفربالي
عنوان
بهبود طراحي و شبيهسازي ميدان آكوستيك رادياتور (هورن) هاي پردازشي فراصوتي توان بالا در محيط مايع
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/30
استاد راهنما
دكتر رضوان عابديني
استاد مشاور
دكتر مجيد سياوشي
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
در سالهاي اخير، با پيشرفت فناوري و نياز به افزايش كيفيت فرآيندهاي صنعتي، روشهاي نويني براي همگنسازي مواد توسعه يافتهاند كه در ميان آنها، روش فراصوتي جايگاه ويژهاي پيدا كرده است. اين روش با بهرهگيري از امواج فراصوت و پديده كاويتاسيون ، انرژي مكانيكي را به سيال منتقل كرده و موجب ايجاد نيروهاي برشي شديد، فروپاشي حبابها و در نتيجه شكست ذرات ميشود. در مقايسه با روشهاي مكانيكي متداول، روش فراصوتي بازده بالاتر، كنترلپذيري دقيقتر و توانايي دستيابي به همگني در مقياس نانو را فراهم ميكند. با اين حال، به دليل ماهيت چندفيزيكي اين فناوري و پيچيدگي برهمكنش ميان ميدان ارتعاشي و ميدان آكوستيكي، شناخت كامل از نحوه توزيع فشار و نواحي مثر كاويتاسيون در محيطهاي مختلف هنوز نيازمند پژوهشهاي جامعتر است. ازاينرو، بررسي تجربي و شبيهسازي ميدان آكوستيكي در اطراف مبدلهاي فراصوتي با هندسههاي متفاوت، ميتواند نقش مهمي در بهينهسازي طراحي و افزايش بازده فرآيندهاي همگنسازي ايفا كند.
در اين پژوهش، ابتدا بهمنظور ارزيابي رفتار ارتعاشي هورنهاي فراصوتي ، از حسگر گپ براي اندازهگيري دامنه ارتعاش در توانهاي مختلف استفاده شد كه نتايج نشان داد با افزايش درصد توان، دامنه ارتعاش بهصورت خطي افزايش مييابد. در ادامه، با اجراي آزمون فرسايش فويل آلومينيومي، توزيع ميدان آكوستيكي در اطراف هورن مورد بررسي قرار گرفت. در مرحله نهايي، با انجام شبيهسازي عددي در محيط نرمافزار كامسول شامل تحليل مودال و تحليل آكوستيكي، ميدان فشاري اطراف هورن بازتوليد و نتايج حاصل با دادههاي تجربي مقايسه گرديد كه همخواني مطلوبي ميان دادههاي عددي و تجربي مشاهده شد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/29
عنوان به انگليسي
Design Enhancement and Acoustic Field Simulation of High-Power Ultrasonic Processing Horns in Liquid Environments
تاريخ بهره برداري
10/22/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
اشكان صفربالي
چكيده به لاتين
In recent years, with the advancement of technology and the growing demand for higher-quality industrial processes, innovative methods for homogenization have been developed among which the ultrasonic technique has gained particular prominence. This method utilizes ultrasonic waves and the phenomenon of cavitation to transfer mechanical energy into a fluid, generating intense shear forces and bubble collapses that lead to particle disintegration and uniform dispersion. Compared with conventional mechanical approaches, ultrasonic homogenization offers higher efficiency, more precise controllability, and the ability to achieve homogeneity at the nanoscale. However, due to the multiphysics nature of this technology and the complex interaction between the vibrational field and the acoustic field, a comprehensive understanding of pressure distribution and effective cavitation zones within various media still requires further investigation. Hence, experimental and numerical analyses of the acoustic field surrounding ultrasonic horns with different geometries play a vital role in optimizing design parameters and improving process efficiency.
In this study, the vibrational behavior of ultrasonic horns was first examined using a gap sensor to measure displacement amplitude at different power levels, revealing a linear relationship between input power and vibration amplitude. Subsequently, the aluminum foil erosion test was employed to characterize the spatial distribution of the acoustic field around the horn. Finally, numerical simulations were carried out in COMSOL Multiphysics, including both modal analysis and acoustic field analysis, to reproduce the pressure distribution near the horn. The numerical results were then compared with experimental data, showing excellent agreement and validating the accuracy of the developed model.
كليدواژه هاي فارسي
فراصوت , همگن سازي , كاويتاسيون , ميدان آكوستيك , هورن
كليدواژه هاي لاتين
Ultrasonic , Homogenization , Cavitation , Acoustic field , Horn
Author
Ashkan Safarbali
SuperVisor
Rezvan Abedini