7184

شبيه‌سازي هدايت ذرات با نيروي تابش آكوستيك ناشي از آرايه¬هاي فازي اولتراسونيك

كارشناسي

مهندسي مكانيك

1399

دكتر سياوش كاظمي راد

دكتر سياوش كاظمي راد

1400/01/15

مهندسي مكانيك

Simulation of Acoustofluidic particle steering with acoustic radiation force induced by ultrasonic phased arrays

كنترل امواج آكوستيك كاربردهاي صنعتي و پزشكي فراواني مانند تست هاي غيرمخرب، تصويربرداري و دارورساني دارد. روش هاي متعددي نيز براي بهبود كنترل اين امواج مانند استفاده از هايفو، فراماده صوتي، لنزهاي آكوستيك و آرايه هاي پيزوالكتريك پيشنهاد گرديده است. تمامي روش ها بركنترل فاز جبهه‌ي موج استوار مي باشند. در اين بين، يكي از بهترين روش ها كه قابليت كنترل امواج را با كارايي بالا دارا است، انواع آرايه هاي پيزوالكتريك مي باشد. در اين پروژه، شبيه سازي پيشروي و انواع برهم‌كنش امواج اكوستيك حاصل از تحريك المان‌هاي پيزوالكتريك يك آرايه‌ي فازي خطي اولتراسونيك در سيال آب صورت گرفته است. ابتدا آرايه‌اي از المان‌هاي پيزوالكتريك از جنس زيركونات تيتانات سرب شبيه‌سازي شد. هم‌چنين از لايه‌اي به جنس پلاستيك آكريليك به‌عنوان بافر بهره برده شد تا شدت امواج را كاهش دهد. پس از آن در حوزه‌ي زمان و فركانس، به مسئله‌ي تمركز و ديگر برهم‌كنش‌هاي جبهه‌ي موج در فركانس نمونه‌ي 2.5 مگاهرتز پرداخته شد. پس از آن اثر پارامترهاي گوناگون بر مسئله بررسي گرديد و مشخص گرديد پارامترهاي پهناي المان پيزوالكتريك، ضخامت المان پيزوالكتريك و فاصله‌ي بين مراكز دو المان پيزوالكتريك با فشار آكوستيك كل در نقطه‌ي تمركز رابطه‌ي كلي مستقيم يا معكوس ندارد. به‌عبارت ديگر براي اين پارامترها مي‌توان حد بهينه‌اي پيدا نمود. درحاليكه براي پارامترهاي فاصله‌ي كانوني از مركز آرايه و زاويه‌ي هدايت امواج اين رابطه معكوس بوده و براي پارامترهاي پهناي سيگنال ولتاژ تحريك، فركانس و تعداد المان‌هاي پيزوالكتريك اين رابطه مستقيم است.

موج آكوستيك , آرايه فازي , پيزوالكتريك , تمركز امواج , اولتراسوند