2507 Nerjaveèi asye bobin tib eleman chimik, ekivalan tèmik rezo simulation etid nan yon latè ra jeyan mayetostriktif transducer

Mèsi paske w vizite Nature.com.W ap itilize yon vèsyon navigatè ak sipò CSS limite.Pou pi bon eksperyans, nou rekòmande pou w sèvi ak yon navigatè ki ajou (oswa enfim mòd konpatibilite nan Internet Explorer).Anplis de sa, asire sipò kontinyèl, nou montre sit la san estil ak JavaScript.
Koulis ki montre twa atik pou chak glisad.Sèvi ak bouton dèyè yo ak bouton kap vini yo pou w deplase nan glisad yo, oswa bouton kontwolè glisad yo nan fen pou deplase nan chak glisad.

• Deskripsyon Product
• 2507 Nerjaveèi asye mawonnen tib ki soti nan Lachin

Kritik nan konsepsyon jeyan magnetostrictive transducer (GMT) se analiz rapid ak egzat nan distribisyon tanperati a.Modèl tèmik rezo gen avantaj ki genyen nan pri ki ba enfòmatik ak gwo presizyon epi yo ka itilize pou analiz tèmik GMT.Sepandan, modèl tèmik ki egziste deja gen limit nan dekri rejim tèmik konplèks sa yo nan GMT: pifò etid konsantre sou eta estasyonè ki pa ka pran chanjman tanperati;Li jeneralman sipoze ke distribisyon tanperati a nan baton jeyan magnetostrictive (GMM) se inifòm, men gradyan tanperati a atravè baton an GMM trè siyifikatif akòz pòv konduktiviti tèmik, distribisyon an pèt ki pa inifòm nan GMM se raman prezante nan tèmik la. modèl.Se poutèt sa, lè w konsidere konplè twa aspè ki anwo yo, dokiman sa a etabli modèl GMT Tranzisyon Rezo Chalè Ekivalan (TETN).Premyèman, ki baze sou konsepsyon an ak prensip operasyon nan HMT a vibrasyon longitudinal, se yon analiz tèmik te pote soti.Sou baz sa a, yo etabli modèl eleman chofaj pou pwosesis transfè chalè HMT ak paramèt modèl korespondan yo kalkile.Finalman, presizyon modèl TETN pou analiz spatiotemporal tanperati transducer verifye pa simulation ak eksperyans.
Materyèl la jeyan magnetostrictive (GMM), sètadi terfenol-D, gen avantaj ki genyen nan gwo magnetostriction ak dansite enèji segondè.Pwopriyete inik sa yo ka itilize pou devlope transducteurs magnetostrictive jeyan (GMTs) ki ka itilize nan yon pakèt aplikasyon tankou transducteurs acoustic anba dlo, mikromotè, actuators lineyè, elatriye 1,2.
An patikilye enkyetid se potansyèl la pou surchof nan GMTs subsea, ki, lè yo opere ak tout pouvwa ak pou peryòd tan nan eksitasyon, ka jenere kantite siyifikatif nan chalè akòz dansite gwo pouvwa yo3,4.Anplis de sa, akòz gwo koyefisyan nan ekspansyon tèmik nan GMT ak sansiblite segondè li yo nan tanperati ekstèn, pèfòmans pwodiksyon li yo se pre relasyon ak temperature5,6,7,8.Nan piblikasyon teknik yo, metòd analiz tèmik GMT ka divize an de gwo kategori9: metòd nimerik ak metòd paramèt lumped.Metòd eleman fini (FEM) se youn nan metòd analiz nimerik ki pi souvan itilize.Xie et al.[10] te itilize metòd eleman fini pou simulation distribisyon sous chalè yon gwo kondui magnetostrictive ak reyalize plan kontwòl tanperati ak sistèm refroidissement lecteur a.Zhao et al.[11] te etabli yon simulation eleman fini jwenti nan yon jaden koule ajite ak yon jaden tanperati, ak bati yon GMM aparèy entèlijan kontwòl tanperati eleman ki baze sou rezilta yo nan simulation nan eleman fini.Sepandan, FEM trè egzijan an tèm de konfigirasyon modèl ak tan kalkil.Pou rezon sa a, FEM konsidere kòm yon sipò enpòtan pou kalkil offline, anjeneral pandan faz konsepsyon konvètisè a.
Metòd paramèt lumped la, souvan refere yo kòm modèl rezo chalè a, lajman itilize nan analiz thermodynamic akòz fòm matematik senp li yo ak vitès kalkil segondè 12,13,14.Apwòch sa a jwe yon wòl enpòtan nan elimine limit tèmik motè 15, 16, 17. Mellor18 te premye moun ki sèvi ak yon sikwi ekivalan tèmik amelyore T pou modèl pwosesis transfè chalè motè a.Verez et al.19 te kreye yon modèl ki genyen twa dimansyon nan rezo tèmik yon machin synchrone leman pèmanan ak koule axial.Boglietti et al.20 te pwopoze kat modèl rezo tèmik nan divès konpleksite pou predi tèmik tèmik kout tèm nan enroulement stator.Finalman, Wang et al.21 te etabli yon sikwi ekivalan tèmik detaye pou chak eleman PMSM ak rezime ekwasyon rezistans tèmik la.Anba kondisyon nominal, erè a ka kontwole nan 5%.
Nan ane 1990 yo, modèl rezo chalè a te kòmanse aplike nan konvètisè gwo-pouvwa ba-frekans.Dubus et al.22 devlope yon modèl rezo chalè pou dekri transfè chalè estasyonè nan yon vibrer longitudinal doub-side ak Capteur koube klas IV.Anjanappa et al.23 fè yon analiz tèmik estasyonè 2D nan yon microdrive magnetostrictive lè l sèvi avèk yon modèl rezo tèmik.Pou etidye relasyon ki genyen ant souch tèmik nan Terfenol-D ak paramèt GMT, Zhu et al.24 te etabli yon modèl ekivalan eta fiks pou rezistans tèmik ak kalkil deplasman GMT.
Estimasyon tanperati GMT pi konplèks pase aplikasyon pou motè.Akòz ekselan konduktiviti tèmik ak mayetik nan materyèl yo itilize, pifò eleman motè yo konsidere nan menm tanperati a anjeneral redwi a yon sèl node13,19.Sepandan, akòz pòv konduktiviti tèmik HMMs, sipozisyon an nan yon distribisyon tanperati inifòm pa kòrèk ankò.Anplis de sa, HMM gen yon pèmeyabilite trè ba mayetik, kidonk chalè ki te pwodwi pa pèt mayetik anjeneral pa inifòm ansanm baton HMM la.Anplis de sa, pi fò nan rechèch la konsantre sou simulation eta ki pa konte pou chanjman tanperati pandan operasyon GMT.
Yo nan lòd yo rezoud twa pwoblèm teknik ki anwo yo, atik sa a sèvi ak Vibration Longitudinal GMT kòm objè a nan etid ak ak presizyon modèl divès pati nan transducer a, espesyalman baton an GMM.Yo te kreye yon modèl rezo chalè ekivalan tranzisyon konplè (TETN) GMT.Yo te konstwi yon modèl eleman fini ak platfòm eksperimantal pou teste presizyon ak pèfòmans modèl TETN pou analiz spatiotemporal tanperati transducer.
Konsepsyon ak dimansyon jeyometrik HMF osile longitudinal yo montre nan Figi 1a ak b, respektivman.
Konpozan kle yo gen ladan baton GMM, bobin jaden, leman pèmanan (PM), jouk bèf, kousinen, bushings, ak sous dlo Belleville.Bobin eksitasyon an ak PMT bay baton HMM la ak yon chan mayetik altène ak yon jaden mayetik DC patipri, respektivman.jouk bèf la ak kò, ki fòme ak yon bouchon ak manch rad, yo te fè nan DT4 fè mou, ki gen yon gwo pèmeyabilite mayetik.Fòme yon kous fèmen mayetik ak baton GIM ak PM.Tij pwodiksyon an ak plak presyon yo fèt ak asye pur 304 ki pa mayetik.Avèk Belleville Springs, yon prestress ki estab ka aplike nan tij la.Lè yon kouran altènatif pase nan bobin kondwi a, baton HMM la pral vibre kòmsadwa.
Sou fig.2 montre pwosesis echanj chalè andedan GMT la.Baton GMM ak bobin jaden yo se de sous prensipal chalè pou GMT yo.Sèpan a transfere chalè li nan kò a pa konveksyon lè andedan ak kouvèti a pa kondiksyon.Baton HMM a pral kreye pèt mayetik anba aksyon an nan yon chan mayetik altène, ak chalè yo pral transfere nan koki a akòz konveksyon nan lè a entèn, ak nan leman pèmanan an ak jouk bèf akòz kondiksyon.Lè sa a, chalè a transfere nan ka a gaye nan deyò a pa konveksyon ak radyasyon.Lè chalè ki pwodui egal a chalè transfere a, tanperati chak pati nan GMT a rive nan yon eta fiks.
Pwosesis transfè chalè nan yon GMO osile longitudinal: a - dyagram koule chalè, b - chemen prensipal transfè chalè.
Anplis de chalè ki te pwodwi pa bobin eksitasyon an ak baton HMM, tout eleman nan yon kous fèmen mayetik fè eksperyans pèt mayetik.Se konsa, leman pèmanan, jouk bèf, bouchon ak manch yo laminated ansanm diminye pèt la mayetik nan GMT la.
Etap prensipal yo nan bati yon modèl TETN pou analiz tèmik GMT yo se jan sa a: konpozan premye gwoup ak menm tanperati yo ansanm ak reprezante chak eleman kòm yon ne separe nan rezo a, Lè sa a, asosye nœuds sa yo ak ekspresyon ki apwopriye transfè chalè.kondiksyon chalè ak konveksyon ant nœuds.Nan ka sa a, sous chalè a ak pwodiksyon chalè ki koresponn ak chak eleman yo konekte nan paralèl ant ne ak vòltaj komen zewo tè a pou konstwi yon modèl ekivalan nan rezo chalè a.Pwochen etap la se kalkile paramèt rezo tèmik la pou chak eleman nan modèl la, ki gen ladan rezistans tèmik, kapasite chalè ak pèt pouvwa.Finalman, modèl TETN aplike nan SPICE pou simulation.Epi ou ka jwenn distribisyon tanperati a nan chak eleman nan GMT ak chanjman li yo nan domèn nan tan.
Pou konvenyans nan modèl ak kalkil, li nesesè senplifye modèl la tèmik epi inyore kondisyon yo fwontyè ki gen ti efè sou rezilta yo18,26.Modèl TETN yo pwopoze nan atik sa a baze sou sipozisyon sa yo:
Nan GMT ak likidasyon owaza blese, li enposib oswa nesesè yo simulation pozisyon nan chak kondiktè endividyèl elèv yo.Divès estrateji modèl yo te devlope nan tan lontan pou modèl transfè chalè ak distribisyon tanperati nan likidasyon: (1) konduktiviti tèmik konpoze, (2) ekwasyon dirèk ki baze sou jeyometri kondiktè, (3) sikwi tèmik T-ekivalan29.
Kondiktif tèmik konpoze ak ekwasyon dirèk yo ka konsidere kòm solisyon pi egzak pase sikwi ekivalan T la, men yo depann de plizyè faktè, tankou materyèl, jeyometri kondiktè ak volim lè rezidyèl nan likidasyon an, ki difisil pou detèmine29.Okontrè, T-ekivalan tèmik konplo a, byenke yon modèl apwoksimatif, se pi pratik30.Li ka aplike nan bobin eksitasyon an ak vibrasyon longitudinal nan GMT la.
Asanble jeneral silendrik kre yo itilize pou reprezante bobin eksitè a ak dyagram tèmik T-ekivalan li yo, ki te jwenn nan solisyon ekwasyon chalè a, yo montre nan fig.3. Li sipoze ke flux chalè nan bobin eksitasyon an endepandan nan direksyon radial ak axial.Flux chalè sikonferans lan neglije.Nan chak sikwi ekivalan T, de tèminal reprezante tanperati sifas ki koresponn nan eleman an, ak twazyèm tèminal T6 a reprezante tanperati mwayèn eleman an.Pèt la nan eleman P6 la antre kòm yon sous pwen nan ne tanperati mwayèn kalkile nan "Field bobin chalè pèt kalkil la".Nan ka a nan simulation ki pa estasyonè, kapasite chalè C6 la bay pa ekwasyon an.(1) yo ajoute tou nan ne tanperati Mwayèn.
Ki kote cec, ρec ak Vec reprezante chalè espesifik, dansite ak volim bobin eksitasyon an, respektivman.
Nan tab la.1 montre rezistans tèmik T-ekivalan sikwi tèmik bobin eksitasyon an ak longè lec, konduktiviti tèmik λec, reyon ekstèn rec1 ak reyon enteryè rec2.
Exciter bobin ak sikui tèmik T-ekivalan yo: (a) anjeneral kre eleman silendrik, (b) separe sikui tèmik axial ak radial T-ekivalan.
Sikwi ekivalan T la tou montre yo dwe egzat pou lòt sous chalè silendrik13.Kòm sous chalè prensipal GMO a, baton HMM a gen yon distribisyon tanperati inegal akòz konduktiviti tèmik ki ba li yo, espesyalman sou aks baton an.Okontrè, radial inhomogeneity ka neglije, depi radial chalè baton HMM a anpil mwens pase radial chalè flux31.
Pou reprezante avèk presizyon nivo diskretizasyon axial baton an epi pou jwenn tanperati ki pi wo a, baton GMM reprezante pa n nœuds inifòm espace nan direksyon axial, ak kantite nœuds n modle pa baton GMM la dwe enpè.Kantite kontou tèmik axial ekivalan se n T figi 4.
Pou detèmine kantite nœuds n yo itilize pou modèl ba GMM, rezilta FEM yo montre nan fig.5 kòm yon referans.Jan yo montre nan fig.4, kantite nœuds n réglementées nan tèmik konplo baton HMM a.Chak ne ka modle kòm yon kous T-ekivalan.Konpare rezilta yo nan FEM a, ki soti nan Fig. 5 montre ke youn oswa twa nœuds pa ka byen reflete distribisyon tanperati a nan baton an HIM (apeprè 50 mm long) nan GMO la.Lè n ogmante a 5, rezilta simulation yo amelyore anpil epi apwoche FEM.Ogmante n pi lwen tou bay pi bon rezilta nan pri a nan tan kalkil pi long.Se poutèt sa, nan atik sa a, yo chwazi 5 nœuds pou modèl ba GMM la.
Ki baze sou analiz konparatif la te pote soti, yo montre konplo tèmik egzak baton an HMM nan Figi 6. T1 ~ T5 se tanperati mwayèn nan senk seksyon (seksyon 1 ~ 5) nan baton an.P1-P5 respektivman reprezante total pouvwa tèmik nan divès zòn nan baton an, ki pral diskite an detay nan pwochen chapit la.C1 ~ C5 se kapasite chalè diferan rejyon yo, ki ka kalkile pa fòmil sa a
kote crod, ρrod ak Vrod vle di kapasite chalè espesifik, dansite ak volim baton HMM la.
Sèvi ak metòd la menm jan ak bobin eksitè a, yo ka kalkile rezistans transfè chalè baton HMM nan Fig.
kote lrod, rrod ak λrod reprezante longè, reyon ak konduktiviti tèmik baton GMM la, respektivman.
Pou Vibration Longitudinal GMT etidye nan atik sa a, eleman ki rete yo ak lè entèn yo ka modle ak yon konfigirasyon ne sèl.
Zòn sa yo ka konsidere kòm ki gen youn oswa plis silenn.Yon koneksyon echanj chalè piman kondiktif nan yon pati silendrik defini nan lwa kondiksyon chalè Fourier kòm
Ki kote λnhs se konduktiviti tèmik materyèl la, lnhs se longè axial, rnhs1 ak rnhs2 se reyon ekstèn ak enteryè eleman transfè chalè a, respektivman.
Yo itilize ekwasyon (5) pou kalkile rezistans tèmik radial pou zòn sa yo, ki reprezante pa RR4-RR12 nan Figi 7. An menm tan an, yo itilize Ekwasyon (6) pou kalkile rezistans tèmik axial la, ki reprezante soti nan RA15 rive nan RA33 nan Figi. 7.
Kapasite chalè nan yon sèl sikwi tèmik ne pou zòn ki anwo a (ki gen ladan C7-C15 nan Fig. 7) ka detèmine kòm
kote ρnhs, cnhs, ak Vnhs se longè, chalè espesifik, ak volim, respektivman.
Transfè chalè konvèktif ant lè ki anndan GMT a ak sifas ka a ak anviwònman an modle ak yon sèl rezistans kondiksyon tèmik jan sa a:
kote A se sifas kontak ak h se koyefisyan transfè chalè a.Tablo 232 bay lis kèk h tipik yo itilize nan sistèm tèmik.Dapre Tablo.2 koyefisyan transfè chalè nan rezistans tèmik RH8–RH10 ak RH14–RH18, ki reprezante konveksyon ant HMF ak anviwònman an nan fig.7 yo pran kòm yon valè konstan 25 W/(m2 K).Koefisyan transfè chalè ki rete yo egal a 10 W/(m2 K).
Dapre pwosesis transfè chalè entèn yo montre nan Figi 2, yo montre modèl konplè konvètisè TETN la nan Figi 7.
Jan yo montre nan fig.7, Vibration longitudinal GMT divize an 16 ne, ki reprezante pa pwen wouj.Nœuds tanperati ki dekri nan modèl la koresponn ak tanperati mwayèn eleman respektif yo.Tanperati anbyen T0, tanperati baton GMM T1 ~ T5, tanperati bobin eksitè T6, tanperati leman pèmanan T7 ak T8, tanperati jouk bèf T9 ~ T10, tanperati ka T11 ~ T12 ak T14, tanperati lè andedan kay la T13 ak tanperati baton pwodiksyon T15.Anplis de sa, chak ne konekte ak potansyèl la tèmik nan tè a nan C1 ~ C15, ki reprezante kapasite nan tèmik nan chak zòn, respektivman.P1 ~ P6 se ​​pwodiksyon chalè total baton GMM ak bobin eksitè respektivman.Anplis de sa, 54 rezistans tèmik yo itilize pou reprezante rezistans kondiktif ak konvèktif nan transfè chalè ant nœuds adjasan, ki te kalkile nan seksyon anvan yo.Tablo 3 montre divès kalite tèmik materyèl konvètisè yo.
Estimasyon egzat volim pèt ak distribisyon yo enpòtan anpil pou fè simulation tèmik serye.Pèt chalè ki te pwodwi pa GMT a ka divize an pèt mayetik baton GMM, pèt Joule bobin eksitè a, pèt mekanik ak pèt adisyonèl.Pèt adisyonèl ak pèt mekanik yo pran an kont yo relativman ti epi yo ka neglije.
Rezistans bobin eksitasyon AC a gen ladan: rezistans dc Rdc ak rezistans po a Rs.
kote f ak N se frekans ak kantite vire kouran eksitasyon an.lCu ak rCu se reyon anndan ak deyò bobin la, longè bobin an, ak reyon fil mayetik kwiv la jan l defini nan nimewo AWG (American Wire Gauge) li yo.ρCu se rezistans nan nwayo li a.µCu se pèmeyabilite mayetik nwayo li yo.
Chan mayetik aktyèl la andedan bobin jaden an (solenoid) pa inifòm sou longè baton an.Diferans sa a se espesyalman aparan akòz pèmeyabilite ki pi ba mayetik nan branch yo HMM ak PM.Men, li se longitudinal simetrik.Distribisyon an nan jaden an mayetik dirèkteman detèmine distribisyon an nan pèt mayetik nan baton an HMM.Se poutèt sa, reflete distribisyon reyèl la nan pèt, yo pran yon baton twa seksyon, yo montre nan Figi 8, pou mezire.
Pèt mayetik la ka jwenn lè w mezire bouk hystérésis dinamik la.Dapre platfòm eksperimantal yo montre nan Figi 11, yo te mezire twa bouk hysterèz dinamik.Anba kondisyon ke tanperati baton GMM la estab anba a 50 ° C, ekipman pou pouvwa CA pwogramasyon (Chroma 61512) kondwi bobin jaden an nan yon seri sèten, jan yo montre nan Figi 8, frekans nan jaden an mayetik ki te pwodwi pa la. aktyèl tès ak dansite flux mayetik ki kapab lakòz yo kalkile pa entegre vòltaj pwovoke nan bobin nan endiksyon ki konekte ak baton GIM la.Done anvan tout koreksyon yo te telechaje nan enregistreur memwa a (MR8875-30 pou chak jou) epi yo te trete nan lojisyèl MATLAB pou jwenn mezire bouk hysterèz dinamik yo montre nan Figi 9.
Boucles hysterèz dinamik mezire: (a) seksyon 1/5: Bm = 0.044735 T, (b) seksyon 1/5: fm = 1000 Hz, (c) seksyon 2/4: Bm = 0.05955 T, (d) seksyon 2/ 4: fm = 1000 Hz, (e) seksyon 3: Bm = 0.07228 T, (f) seksyon 3: fm = 1000 Hz.
Dapre literati 37, total pèt mayetik Pv pou chak volim inite nan branch bwa HMM ka kalkile lè l sèvi avèk fòmil sa a:
kote ABH se zòn mezi sou koub BH nan frekans chan mayetik fm ki egal a frekans aktyèl eksitasyon f.
Dapre metòd separasyon pèt Bertotti38, pèt mayetik pou chak inite mas Pm nan yon baton GMM ka eksprime kòm sòm pèt hystérésis Ph, pèt aktyèl eddy Pe ak pèt anomali Pa (13):
Soti nan yon pèspektiv jeni38, pèt anomali ak pèt aktyèl eddy yo ka konbine nan yon tèm ki rele pèt total eddy aktyèl.Kidonk, fòmil la pou kalkile pèt ka senplifye jan sa a:
nan ekwasyon an.(13)~(14) kote Bm se anplitid dansite mayetik eksitan chan mayetik la.kh ak kc se faktè pèt isterèz la ak faktè pèt total eddy aktyèl la.