عنوان
شبيهسازي عملكرد سنسور پيزوالكتريك و انتخاب شرايط بهينه ساخت جهت استفاده در كنتور فراصوت گاز
نويسنده اصلي
سيد فواد موسوي
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
اندازه‌گيري دقيق جريان سيالات در همه صنايع، امري ضروري است. در ميان انواع جريان‌سنج‌ها، جريان‌سنج‌هاي فراصوت يكي از محبوب‌ترين و پركاربردترين انواع جريان‌سنج‌ها مي‌باشند. ساختار جريان‌سنج‌هاي فراصوت بنابر دقت مورد نياز شامل چندين جفت مبدل فراصوت مي‌باشد كه در چند مسير مجزاي آكوستيكي روبه‌روي يكديگر قرار دارند. موضوع اصلي اين پژوهش در رابطه با ساخت اين مبدل‌هاي فراصوت به همراه شبيهسازي آن‌ها براي كاربرد در جريان‌هاي گازي است. اين شبيه‌سازي‌ها بر پايه روش المان محدود صورت پذيرفت. به منظور ساخت مبدل‌هاي فراصوت از پيزوسراميك‌هاي نرم PZT-5H با فركانس مركزي kHz 200 استفاده شد و در نهايت نتايج آزمون امپدانس بر حسب فركانس آن‌ها با نتايج شبيه‌سازي‌ها مقايسه گرديد. به علاوه، جهت بررسي عملكرد مبدل‌هاي ساخته شده، تحت شرايط عملياتي مختلف دمايي، فشاري و طول مسير آكوستيكي مورد بررسي قرار گرفته و نتايج آزمون‌هاي عملي با شبيه‌سازي‌ها تحت همان شرايط عملياتي مقايسه گرديد. نتايج اين بخش نشان داد كه با تغيير mm 1 طول مسير آكوستيكي، K 1 دما و bar 1 فشار، تغيير mm 1 طول مسير آكوستيكي بيشترين تاثير را بر روي زمان انتقال موج و تغيير bar 1 فشار بيشترين تاثير را بر روي قدرت سيگنال دريافتي توسط مبدل گيرنده دارد. بررسي‌هاي مربوط به حالت با جريان توسط جريان‌سنج‌هاي درخط و برخط به صورت مجزا صورت پذيرفت. بدين منظور از هندسه جريان‌سنج تجاري الستر براي شبيهسازي جريان‌سنج درخط استفاده شد و انتقال موج بين دو مبدل فراصوت آن شبيهسازي شد. در اين مرحله مقادير ضريب اصلاح پروفايل جريان برحسب سرعت جريان متوسط ورودي به جريان‌سنج نيز بدست آمده و اعتبارسنجي نيز صورت پذيرفت. در مرحله شبيهسازي جريان‌سنج برخط، آزمون‌هاي سنجش سرعت جريان توسط مبدل‌هايي با فركانس مركزي MHz 1 صورت پذيرفته و نتايج آن با نتايج شبيهسازي نيمه سه‌بعدي و نتايج مدل تحليلي، مقايسه گرديد. نتايج بدست آمده انطباق بسيار مناسب نتايج سه روش بر يكديگر را نشان مي‌دهد. همچنين روش جديد معرفي شده به منظور شبيهسازي به صورت نيمه سه‌بعدي دقت بسيار مناسبتري نسبت به شبيهسازي كاملا دوبعدي داشته، در حاليكه سرعت محاسبات تنها اندكي افزايش مي‌يابد. به علاوه، از اين روش مي‌توان براي شرايط خاص جرياني كه در اين حالات شبيهسازي كاملا دوبعدي ناتوان است، استفاده كرد.
شماره ركورد
194864
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
استاد مشاور
دكتر جليل جمالي - دكتر حسن عزيزي مقدم
رشته تحصيلي
مهندسي فرايند
استاد راهنما
دكتر سيد حسن هاشم آبادي