طراحی، مدل‌سازی و ساخت محفظه جدید شستشوی پیوسته فراصوتی با استفاده از تحلیل هارمونیک

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

2 کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

3 کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، پارک علم و فناوری موسسه فیزیک، ویلنیوس، لیتوانی

doi
10.22034/ijme.2023.391622.1767
چکیده

امروزه استفاده از فناوری‌های نوین در شستشوی قطعات به ‌دلیل مشکلات روش‌های شستشوی سنتی مانند کیفیت ‏پایین شستشو، عدم تکرار پذیری، ایمنی کم، خوردگی تجهیزات، سرعت پایین و مشکلات زیست‌‏محیطی مورد توجه صنایع مختلف قرار گرفته است. استفاده از فرایند شستشو با امواج فراصوتی یکی از روش‌های نوین شستشوی قطعات به‌صورت ایمن، سریع، با کیفیت و ‏سازگار با محیط‌زیست است. لذا بهینه‌سازی و توسعه این فرایند شستشوی توسط محققین ضرورت پیدا کرده است. هدف از این پژوهش طراحی، مدل‌سازی و معرفی یک سیستم جدید شستشوی بهینه و پیوستۀ فراصوتی جهت بهبود کیفیت شستشو با استفاده از امواج فراصوتی است. در این تحقیق شبیه‌سازی با استفاده از روش عددی اجزاء محدود و با انجام تحلیل‌های مودال، هارمونیک و تحلیل گذرا دینامیک سیال محاسباتی در نرم‌افزار اجزا محدود ANSYS 15 انجام شده است. در این مقاله پس از به‌دست آوردن فرکانس‌های طبیعی و شکل مودهای نوسانی با اعمال تحریک هارمونیک، مقدار جابه‌جایی نقاط مختلف مشخص می‌شود؛ سپس با اعمال این جابه‌جایی به سیال، میدان فشار ایجاد شده در سیال داخل محفظه شبیه‌سازی و محدودۀ اثر بخشی شستشو با مقایسۀ فشار آکوستیک ایجاد شده مشخص شده است. مخزن شستشوی فراصوتی مدل‌سازی شده با 9 عدد مبدل نوسانات مافوق صوت با فرکانس تشدید 5/26 کیلوهرتز و توان 100 وات با چیدمان مارپیچ ساخته و مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج به‌دست‌آمده عملکرد مناسب سیستم شستشوی طراحی و ساخته شده را نشان می‌دهد؛ همچنین نتایج به‌دست‌آمده بیان می‌کند که شبیه‌سازی با روش اجزا محدود قابل اعتماد و روش مناسبی برای طراحی و بهینه‌سازی مخزن‌های شستشوی فراصوتی می‌باشد.