Національний технічний університет України Київський політехнічний інститут Радіотехнічний

Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут” Радіотехнічний факультет Особливості вимірювання рівня кавітації в мехатронних системах Аспірант Науковий керівник Новосад А. А. к. т. н. Мовчанюк А. В. 1

Використання ультразвукових кавітаційних технологій для обробки рідинних середовищ: 1. З МЕТОЮ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ ГІДРОМЕХАНІЧНИХ ПРОЦЕСІВ РОЗДІЛЕННЯ РІДИННИХ НЕОДНОРІДНИХ СУМІШЕЙ : • відстоювання, • центрифугування, • флотації, • фільтрування, • екстрагування; 2. УТВОРЕННЯ НЕОДНОРІДНИХ СИСТЕМ: • розпилювання рідин, • перемішування, • диспергування, • отримання прямих та зворотних емульсій; 3. ПЕРЕМІЩЕННЯ РІДИННИХ СИСТЕМ; 4. ЗНЕЗАРАЖЕННЯ; 5. АКТИВАЦІЯ РІДИННИХ СЕРЕДОВИЩ; 6. ВПЛИВ НА БІОЛОГІЧНІ ОБ'ЄКТИ 7. ОБРОБКА ДЕТАЛЕЙ 2

Приклади кавітаційних областей 3

Розташування кавітаційних прошарків у стоячій акустичній хвилі. 4

Структруна схема мехптронної кавітаційної системи 5

Візуальні: фото-, кіноі відеозйомка кавітаційних утворень; Метод вимірювання об’єму кавітаційних Бульбашок Метод ерозійних тестів Оптичний Акустичний Хімічний Методи оцінки інтенсивності кавітаційних процесів 6

Величини, що характеризує ступінь розвиненості кавітації: 1. Індекс кавітації. n 2. Коефіцієнт кавітаційного використання акустичної енергії. n 3. Критерії ерозійної активності. n 4. Величина акустичного тиску. n 5. Інтенсивність акустичної енергії n 7

Дослідження різних типів гідрофонів: а) точкового, б) стрижневого Іа, Іб - інтенсивності акустичних коливань. Ua, Uб - діючі значення напруг на гідрофонах а) і б), R - опір навантаження гідрофонів К – коефіцієнт, який враховує параметри п’єзокераміки та конструкції гідрофонів S – площа поверхні відповідного гідрофону l– довжина гідрофону б)

Сигнал з гідрофона та його спектр 9

10

Параметри, що вимірюються акустичним методом на даний час n n 1. Потужність акустичного сигналу, що поширюється в робочому середовищі Р 2. Потужність вищих гармонік спектру Рш 3. Відношення потужності вищих гармонік спектру до сигналу основної частоти Рш/Росн; 4. Відношення потужності вищих гармонік спектру до повного (сумарного) сигналу Рш/Р; 11

Коефіцієнт використання акустичної енергії χ - коефіцієнт використання акустичної енергії; Е – щільність підведеної первинної енергії; Ек – щільність енергії, затраченої на утворення кавітації. Ркав – потужність, витрачена на кавітацію; РƩ – сумарна потужність всіх спектральних складових; Р 1 – потужність першої гармоніки; Uі, U 1 – амплітуди, відповідно, і-тої та першої гармонік. 12

Комплексний коефіцієнт використання акустичної енергії χ - коефіцієнт використання акустичної енергії; Е – щільність підведеної первинної енергії; Ек – щільність енергії, затраченої на утворення кавітації. Ркав – потужність, витрачена на кавітацію; РƩ – сумарна потужність всіх спектральних складових; Р 1 – потужність першої гармоніки; 13

Постановка задачі досліджень Дослідити кореляцію акустичного методу з іншими методами оцінки рівня кавітації. n Дослідити зв’язок складових спектру акустичного сигналу з кавітаційними явищами. n Довести можливість використання акустичного методу в мехатронних системах. n 14