Забезпечення теплового режиму роботи стержневих конструкцій п’єзокерамічних електроакустичних перетворювачів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorПерчевська, Людмила Вадимівна
dc.contributor.authorДрозденко, Олександр Іванович
dc.contributor.authorДрозденко, Катерина Сергіївна
dc.contributor.authorЛейко, Олександр Григорович
dc.date.accessioned2020-05-14T10:01:28Z
dc.date.available2020-05-14T10:01:28Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenThe basis of the electro-acoustic transducer is piezoceramics - a quite fragile material. A rod type transducer was chosen for analysis due to the lack of research on this type of transducer and its widespread use. The most dangerous operational load is thermal. The mechanism of the transducer heating and the negative effects that the transducer heating causes are analyzed. Ways of heat prevention are analyzed. To exclude negative effects, it is necessary to deal with undesirable heating at the stage of construction. To check the construction of the transducer for thermal loads, it is proposed to compare two methods for estimate the temperature field of the transducer. Two methods of thermal field analysis for the construction of piezoceramic electro-acoustic transducers are considered - analytical calculation and modeling in computer-aided design system. For a proper comparison of the two methods, it is necessary to take the same model of the electro-acoustic transducer for calculation and simulation. In both cases, the transducer is simplified to structurally important elements - the active element, the radiating and the back mass. The active element is CTBS-3 piezoceramic, a radiating mass is made of Amg-6 aluminum and a back mass is made of St-20 steel. The analytical method for finding the thermal field is based on the solution of the Fourier differential heat equation. A simplified model of an acoustic transducer is presented in the form of three layers, and a thermal conductivity equation is applied to each. Unknown quantities are found by substituting the heat equation into the boundary conditions. Three pairs of boundary conditions are used: the equality of temperature at the points of contact of the layers, the equality of heat flow at the border between the body and the medium, and the equality of heat flow at the boundaries of the layers. Computer simulation performed using the finite element method in the SolidWorks computer-aided design system. The advantage of the modeling method instead by the calculations is demonstrated. In addition to easy use, rapid change of parameters and the ability to solve more complex problems, modeling can show the heating of the transducer at different points in time. The heat-up process can be informative when it is impossible to change the design to improve the thermal regime and therefore heating is inevitable. In this case, it is necessary to analyze the time during which the transducer heat-up to the permissible temperature for pulse mode implementation. The obtained results can be used in the design of core piezoceramic electroacoustic transducers.uk
dc.description.abstractruРассмотрены методы анализа тепловых полей для конструкций пьезокерамических электроакустических преобразователей. Проанализированы причины возникновения нагрева, а также негативные последствия, к которым приводит нагрев преобразователей. Обоснована необходимость анализа тепловых полей именно для пьезокерамических электроакустических преобразователей стержневой конструкции. Проведено сравнение аналитического метода нахождения теплового поля, основанного на решении дифференциального уравнения теплопроводности Фурье, и компьютерного моделирования, выполненного с помощью метода конечных элементов в системе автоматизированного проектирования SolidWorks. Проведены численные расчеты тепловых полей рассмотренными методами для типичной конструкции стержневого преобразователя. Показан процесс разогрева электроакустического преобразователя. Установлено, что моделирование тепловых полей проще в реализации, позволяет учесть конструкционные особенности преобразователей и позволяет быстрее менять параметры элементов для поиска наиболее рационального конструкторского решения. Полученные результаты могут быть использованы при конструировании стержневых пьезокерамических электроакустических преобразователей.uk
dc.description.abstractukРозглянуто два методи аналізу теплових полів для конструкцій п'єзокерамічних електроакустичних перетворювачів – аналітичний розрахунок та моделювання. Проаналізовано причини виникнення нагріву, а також негативні наслідки, до яких призводить нагрів перетворювачів. Обґрунтовано необхідність аналізу теплових полів саме для п'єзокерамічних електроакустичних перетворювачів стержневої конструкції. Проведено порівняння аналітичного методу знаходження теплового поля, заснованого на розв'язанні диференціального рівняння теплопровідності Фур'є, і комп'ютерного моделювання, виконаного за допомогою методу скінченних елементів в системі автоматизованого проектування SolidWorks. Проведено чисельні розрахунки теплових полів розглянутими методами для типової конструкції стержневого перетворювача. Показано процес розігріву електроакустичного перетворювача. Встановлено, що моделювання дозволяє врахувати конструкційні особливості перетворювачів і дозволяє швидше змінювати параметри елементів для пошуку найбільш раціонального конструкторського рішення. Отримані результати можуть бути використані при конструюванні стержневих п'єзокерамічних електроакустичних перетворювачів.uk
dc.format.pagerangeС. 56-63uk
dc.identifier.citationЗабезпечення теплового режиму роботи стержневих конструкцій п’єзокерамічних електроакустичних перетворювачів / Перчевська Л. В., Дрозденко О. І., Дрозденко К. С., Лейко О. Г. // Мікросистеми, Електроніка та Акустика : науково-технічний журнал. – 2019. – Т. 24, № 5(112). – С. 56–63. – Бібліогр.: 20 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2523-4455.2019.24.5.190452
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/33433
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.relation.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/uk
dc.sourceМікросистеми, Електроніка та Акустика : науково-технічний журнал, 2019, Т. 24, № 5(112)uk
dc.subjectп'єзокерамічний електроакустичний перетворювачuk
dc.subjectстержневий перетворювачuk
dc.subjectтеплові поляuk
dc.subjectдиференціальне рівняння теплопровідності Фур'єuk
dc.subjectмоделювання теплового поляuk
dc.subjectпроцес розігрівуuk
dc.subjectpiezoceramic electroacoustic transduceruk
dc.subjectrod structureuk
dc.subjectthermal fielduk
dc.subjectheat equationuk
dc.subjectthermal field modelinguk
dc.subjectheating processuk
dc.subjectпьезокерамический электроакустический преобразовательuk
dc.subjectстержневой преобразовательuk
dc.subjectтепловые поляuk
dc.subjectдифференциальное уравнение теплопроводности Фурьеuk
dc.subjectмоделирование теплового поляuk
dc.subjectпроцесс разогреваuk
dc.subject.udc534.232:534.8uk
dc.titleЗабезпечення теплового режиму роботи стержневих конструкцій п’єзокерамічних електроакустичних перетворювачівuk
dc.title.alternativeProviding of Rod Piezoceramic Electroacoustic Transducers Thermal Mode Operationuk
dc.title.alternativeОбеспечение теплового режима работы стержневых конструкций пьезокерамических электроакустических преобразователейuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
MEA2019_24-5_p56-63.pdf
Розмір:
1.01 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Мікросистеми, Електроніка та Акустика: науково-технічний журнал, Т. 24, № 5(112)