空气中PM2.5和PM2.5-10的超声捕捉装置的设计和分析

发布时间：2021-01-18 17:22

　　压电换能器是通过其正、逆压电效应来实现电力与机械能相互转换的器件。超声技术应用的主要部件便是压电换能器。压电换能器种类繁多、用途广泛,在微、纳米领域具有广阔的应用前景,尤其是在移动、捕捉和清除微纳米物质方面。本课题主要研究超声换能器对空气中PM2.5和PM2.5-10的捕捉原理及特性,主要研究内容概述如下:介绍空气中的严重污染物------PM2.5和PM2.5-10及其带来的危害;列举了现有的常见去除PM2.5和PM2.5-10的过滤法及电学法的装置以及这些装置的优缺点,从而引出本研究的目的和内容。在本课题组现有的研究基础上,通过实验研究由超声换能器和反射板（集尘板）组成的装置,发现有油烟颗粒被聚集在反射板（集尘板）上,形成规则的圈状同心圆环或者大颗粒的聚集沉降。此时超声换能器工作频率在56.9k Hz附近,辐射面的工作模态为弯振模态。实验表明收集到油烟的分布与换能器的辐射面和反射板的距离有关,并且集尘效率与换能器工作的频率、电压有关。利用COMSOL Multiphysics分析软件计算由超声换能器辐射面和反射板构成的腔体内的声场。计算结果与实验现象对比后发现:超声换能器在腔体中产... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
注释表
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外对捕捉空气中PM2.5 和PM2.5-10 的研究现状
    1.3 课题研究内容概述
        1.3.1 研究目的和范围
        1.3.2 本研究的主要工作内容以及创新点
        1.3.3 研究路线及方法
        1.3.4 研究的预期结果及其对现实指导意义
    1.4 论文组织结构
第二章 超声换能器聚集微纳物质的理论基础
    2.1 压电材料的由来及压电效应定义
    2.2 压电陶瓷相关特性
        2.2.1 压电陶瓷简介
        2.2.2 压电材料相关参数介绍
    2.3 压电超声换能器
        2.3.1 超声换能器简介
        2.3.2 超声换能器的分类及实例
        2.3.3 声场中的驱动力分析
        2.3.4 超声换能器的应用领域及实例
        2.3.5 超声换能器发展方向
第三章 超声换能器捕捉装置的实验现象和特性测量
    3.1 引言
    3.2 油烟颗粒捕捉装置结构及实验平台搭建
        3.2.1 微颗粒捕捉装置的结构设计
        3.2.2 实验平台搭建
    3.3 实验过程及现象
        3.3.1 实验所用的烟源
        3.3.2 换能器捕捉油烟的实验过程
        3.3.3 实验结果的特性测量
    3.4 本章小结
第四章 实验现象及特性的有限元分析
    4.1 引言
    4.2 有限单元法简介
        4.2.1 有限单元法要点和特性
        4.2.2 有限元法的操作过程
            4.2.2.1 离散结构
            4.2.2.2 分析单元
            4.2.2.3 分析整体
        4.2.3 COMSOL Multiphysics软件简介
    4.3 基于COMSOL Multiphysics的PM2.5 及PM2.5-10 的超声收集装置的有限元分析
        4.3.1 超声换能器辐射面的振动模态测量
        4.3.2 COMSOL Multiphysics中，有限元模型的建立
        4.3.3 实验现象的有限元分析
        4.3.4 实验特性的有限元分析
    4.4 本章小结
第五章 全文总结及展望
    5.1 本课题研究的主要贡献
    5.2 本课题创新点
    5.3 下一步研究方向
        5.3.1 针对实验方法的改进
        5.3.2 针对研究方向的改进
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：2985340