超声驻波悬浮能力特性

为了提高超声驻波悬浮能力和悬浮的稳定性,提出了辐射端和反射端均为凹球面形状的结构。通过ANSYS仿真分析超声驻波产生的过程,得到不同凹球面半径下驻波声场的声压分布和最大声压值,确定最优的凹球面半径值。用Matlab仿真的方法对驻波悬浮位置进行了预测。根据优化的结果,加工制作了超声驻波悬浮装置,并对物体进行了悬浮实验,悬浮位置与仿真分析得到的结果一致。该装置在辐射端与反射端间距为2个波长的情况下,同时在3个波节处悬浮了3个直径为3mm的钢球,驻波悬浮能力和悬浮的稳定性得到了较大幅度的提升。

谐振管对驻波悬浮稳定性的分析与实验研究

为了研究在超声驻波悬浮装置中引进谐振管后对驻波悬浮稳定性的影响,设计两种超声驻波悬浮装置模型,其发射端和反射端分别为凹—凹型和凹—平型声悬浮装置,同时并对引进谐振管和未引进谐振管的两种驻波悬浮方案进行了模拟分析和实验对比。通过ANSYS和MATLAB联合仿真,得出在这两种悬浮方案下声悬浮场的相对时间平均势和相对声悬浮力的分布情况。通过比较发现:谐振管半径1.023λ的引进可有效地提高驻波悬浮的稳定性;最后搭建测试平台并对悬浮液滴进行有无谐振管的测试,实验结果显示:有谐振管作用时液滴的稳定悬浮时间大于无谐振管作用时的悬浮时间,从而与仿真分析一致验证了谐振管的引进可有效地增强驻波悬浮的悬浮稳定性这一结论。

谐振管对驻波悬浮特性的理论分析及实验

为了探究谐振管的引进对驻波悬浮的影响规律,设计了4种不同类型并带有谐振管的驻波悬浮仿真模型。利用ANSYS对有、无谐振管及不同谐振管半径的4种悬浮模型进行声压分析,得到谐振管的引进在一定程度上既可能提升驻波悬浮的悬浮能力,也可能会削弱其悬浮能力。当谐振管半径略大于反射端端面尺寸时,谐振管的引进对悬浮力的提升最大。最后搭建凹-凹型驻波悬浮装置实验平台,得到与理论分析一致的实验结果。当谐振管的半径为1.023倍波长时可实现6.5mm钢球的悬浮,而当谐振管的半径为1.251倍波长时却不能实现5.5mm钢球的悬浮。

基于超声悬浮原理的非线性转子系统振动抑制研究

针对抑制非线性转子系统振动难问题,提出基于超声驻波悬浮原理抑制该系统振动的方法。首先阐述超声驻波悬浮力的基本理论,根据Gor′Kov理论构造超声悬浮力的数学模型,并构建超声悬浮非线性转子系统动力学模型。其次研究谐振腔高度和声场强度对抑制系统振动的影响。基于超声悬浮非线性转子系统,引入正位置反馈(Positive Position Feedback,PPF)控制器对其振动加以抑制,提高系统的稳定性。数值仿真结果表明,基于超声驻波悬浮原理,选取适当的声场参数可有效抑制非线性转子系统的振动,PPF控制器与超声悬浮转子系统耦合可显著增强对系统的振动抑制效果和系统在高转速区的稳定性。

低频驻波声悬浮仪器的设计与定量研究

以单轴式声悬浮仪结构为基础,改变传统超声频率信号,使用低频信号实现物体在谐振腔内的悬浮,同时结合声学理论,定量分析出物体声悬浮的条件及悬浮的稳定区,利用驻波共振法测量声速。结合自制教具的特点,将水平放置的声悬浮仪改进后,还可用做驻波形成的演示性仪器,通过改变输入信号频率,观察谐振腔内驻波的形成及悬浮物体在波腹位置的振动状态,提高实验教学的演示性。该套装置制作简单,操作简便,既可作为实验演示教学也可作为定量探究实验。

微重力环境的混合悬浮模拟及其熔炼加工应用

为解决单一悬浮法在模拟微重力环境时样品不稳定的问题,提出一种气悬浮结合超声驻波悬浮的混合悬浮系统。该系统利用气浮支撑力抵消竖直方向上的重力作用,通过超声驻波场的声辐射压力维持样品在垂直于重力方向上的稳定。通过有限元分析法研究系统关键构件的结构参数对轴向气浮支撑力和超声驻波场中最大声压的影响,结果发现:锥角扩散型喷嘴提供的轴向气浮支撑力随球喉直径比的增大而减小,随喷嘴扩散角的增大先迅速增强后趋于稳定;超声驻波场的最大声压随反射端直径和凹球面半径的增大先升高后降低。混合悬浮下的熔炼加工实验表明,该系统能够较好维持样品悬浮状态下的稳定性。

驻波声悬浮中对悬浮小物件的操控研究

基于单轴式声悬浮仪结构,对声悬浮装置进行改进并进行实验.基于声学理论,定量推出的驻波形成的条件,对影响装置悬浮能力的频率、电压、悬浮物大小和密度等多种变量进行研究,使得悬浮能力得以提升,并对单个悬浮小球运动和所有悬浮小球整体运动的操控程度进行研究,最后利用COMSOL软件模拟仿真,进行进一步验证.

声悬浮运输小车设计

设计一款能够在运输过程中无须接触运输物的蓝牙控制智能运输车。该智能运输车以STM32F4为主控芯片,以Arduino作为声信号的输出单元,利用L298N电机驱动模块的机制,根据驻波声悬浮的原理,设计不同的悬浮装置,使得运输物被声辐射力捕获在驻波波节中无法逃脱,实现悬浮效果,并被小车运输;利用蓝牙模块,使得运输车能够通过手机App完成物品定向运输。

超声悬浮传输及驻波-行波混合驱动

超声悬浮传输广泛应用于材料制备、生化分析和先进电子制造等领域,声悬浮传输装置具有结构简单、传输形式灵活、传输速度快、传输距离远、应用范围广等优点。概括了声悬浮传输的理论基础,即声辐射力的计算方法;结合国内外研究,总结了不同传输方式对被传输物体的体积、传输的范围及速度的限制;分析了驻波-行波混合驱动进行超声悬浮传输可能存在的问题,展望了声悬浮传输的应用前景。