Математическое Моделирование Ультразвукового Излучателя Резонансного Типа Для Подготовки Высоковязкой Нефти К Транспорту

Abstract

Ссылка для цитирования: Математическое моделирование ультразвукового излучателя резонансного типа для подготовки высоковязкой нефти к транспорту / А.А. Азин, Е.П. Богданов, Н.Н. Марицкий, С.А. Пономарев, С.В. Пономарев // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2021. – Т. 332. – № 11. – С. 161-169
 Актуальность данного исследования обусловлена тем, что для повышения эффективности (производительности) ультразвукового метода подготовки высоковязкой нефти к транспорту необходимо полностью учитывать все особенности конструкции ультразвукового излучателя с целью дальнейшего полного энергетического согласования колебательной системы «излучатель–нагрузка». Цель: разработка математической модели ультразвукового излучателя резонансного типа c учетом влияния деформации корпуса излучателя и колебаний многослойного пьезоактюатора на его амплитудно-частотные характеристики с целью получения суммарных энергетических характеристик системы. Объекты: конструкция ультразвукового излучателя резонансного типа, амплитудно-частотные характеристики. Методы: математическое моделирование ультразвукового излучателя резонансного типа, учитывающее колебательные процессы инерционности подвижных частей конструкции, подвижность части корпуса излучателя и колебательные процессы многослойного пьезоактюатора. Результаты. Математическая модель позволяет рассчитать амплитудно-частотные характеристики колебательной системы с учетом деформаций корпуса ультразвукового излучателя и колебательных процессов многослойного пьезоактюатора, определиться с резонансными частотами системы, выбрать конструкцию корпуса излучателя и пьезопакета. Результаты теоретических расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными, отклонение составляет не более 15 %. Выводы. Анализ результатов проведенного исследования показал, что для получения достоверной информации по работе ультразвукового излучателя резонансного типа при аналитических расчетах необходимо учитывать влияние жесткости корпуса и внутренних колебаний многослойного пьезоактюатора. Деформации части корпуса ультразвукового излучателя за счет наличия смотровых окон увеличивают ускорение рабочей поверхности толкателя по сравнению с работой ультразвукового излучателя с абсолютно жестким корпусом, тем самым увеличивается коэффициент преобразования электрической энергии в механическую. Математическая модель ультразвукового излучателя резонансного типа позволяет определить частоты колебательной системы, на которых наблюдается максимальный коэффициент преобразования энергии, и оценить необходимую точность настройки частоты источника энергии.