液体媒质超声波电机有限元分析

论文题目: 液体媒质超声波电机有限元分析

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电机与电器

作者: 俞卫

导师: 夏长亮

关键词: 超声波电机,非接触,液体媒质,振动,声流场,饱和流速,有限元

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 非接触型超声波电机有效地解决了接触型超声波电机因接触摩擦所引起的使用寿命低、不能长时间连续运转等困难,是超声波电机领域的一个新的研究方向。液体媒质超声波电机是基于液体媒质的非接触型超声波电机,其定子与转子不直接接触,并且转子浸于液体媒质之中,定子压电振动所产生的能量通过定转子间的液体传递给转子,从而驱动转子旋转。本文主要针对液体媒质超声波电机的结构和运行机理、定子环振动、液体声流场及饱和流速等相关问题展开了相应的研究。本文回顾了国内外超声波电机的研究历史、发展现状和主要应用,介绍了非接触型超声波电机的研究背景和现状;给出了液体媒质超声波电机的基本结构及运行机理,论述了定子上驻波的产生及行波的合成原理,分析了液体媒质超声波电机液体声流场传递能量的基本过程,并对声流场进行了理论解析;采用有限元方法建立了液体媒质超声波电机定子振动的分析模型,针对其结构和运行原理的特点,对定子振动进行数值仿真;在非线性声场有限元算法的基础上,对液体媒质超声波电机内部声流场进行了有限元分析,分别考虑了声场衰减、声学非线性以及定子驱动电压等因素对声流场驱动力与液体转速的影响;针对液体媒质超声波电机运行过程中存在的饱和流速现象,阐述了液体中声场的非线性是导致饱和流速产生的主要因素,从非线性声学角度对其进行了理论解析,并在声流场的有限元分析结果的基础上,从计算上得出了声场的非线性是导致饱和流速产生的主要原因。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 引言

1.2 超声波电机的发展

1.3 超声波电机的分类

1.4 超声波电机的特点

1.5 超声波电机的应用

1.6 非接触型超声波电机的研究概况

1.7 课题来源及研究内容

第二章液体媒质超声波电机的结构与运行机理

2.1 液体媒质超声波电机的结构

2.1.1 电机本体结构

2.1.2 高频交流电源

2.2 液体媒质超声波电机的运行机理

2.2.1 压电振动的产生

2.2.2 运行机理

2.3 液体媒质超声波电机的理论解析

2.3.1 基本假设

2.3.2 液体粒子的振动速度

2.3.3 雷诺切应力

2.3.4 声流速度

第三章液体媒质超声波电机定子振动的有限元分析

3.1 定子振动有限元分析数学模型

3.2 定子振动有限元分析

3.2.1 定子环有限元分析模型

3.2.2 定子振动模态分析

3.2.3 定子振动谐响应分析

3.3 实验

第四章液体媒质超声波电机内部声流场有限元分析及饱和流速研究

4.1 声流场有限元分析的数学模型

4.1.1 非线性声场有限元分析模型

4.1.2 雷诺应力和声流

4.2 声流场有限元分析

4.2.1 声流场驱动力

4.2.2 声流场

4.3 饱和流速

4.3.1 饱和流速产生的原因

4.3.2 饱和流速的理论分析

4.3.3 饱和流速的有限元法分析

4.4 实验

4.5 小结

第五章结束语

参考文献

发表论文和科研情况

致谢

发布时间: 2007-04-17

参考文献

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液体媒质超声波电机有限元分析

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