基于压电变压器的微推进器结构优化设计

发布时间：2017-08-20 22:04

  本文关键词：基于压电变压器的微推进器结构优化设计

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【摘要】：由于传统的微推进器具有比冲低、重量大、结构复杂等原因,难以满足纳米卫星的发展需求,本文主要研究是基于MEMS技术的微推进系统,在压电变压器的基础上对微推进器进行结构优化设计,因为压电变压器具有体积小、重量轻、升压比高、寿命长、不易燃、无电磁污染等优点,在压电变压器优点的基础上对微推进器进行结构优化设计,可以实现对推进力的精确调控,提高系统可靠性,发展成为一种高效率、高精度、低功耗、结构紧凑的纳米卫星推进系统。主要研究内容如下：(1)在压电变压器基础上对微推进器进行理论建模,建立一个单层圆盘形,材料为铌酸锂(LiNbO3)的微推进器装置。之后进行数学建模,对微推进器的一些核心参数进行公式推导,如升压比、功率、频率等。(2)以COMSOL有限元仿真为基础对微推进器进行深入分析,建立微推进器有限元模型,对其进行仿真分析,之后在结合MATLAB仿真,深入了解各项参数对微推进器的影响,如升压比、功率和负载电阻等。进而对微推器进行参数优化和结构设计。(3)工厂定制不同尺寸的压电陶瓷,进而加工成不同输入尺寸和不同输出尺寸的微推进器,之后搭建测试平台对微推进器进行性能测试,首先对前面章节理论分析和仿真结果进行验证,然后对不同尺寸的微推进器进行性能测试,如：输出的电压、升压比、效率、负载电阻参数等,最后比较结果得出最优微推进器。
【关键词】：微推进器 压电陶瓷 升压比 频率 有限元分析
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V439
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.1.1 课题来源11
• 1.1.2 课题背景与意义11-12
• 1.2 电推进器国内外研究现状12-19
• 1.2.1 电推进器分类与特点12-13
• 1.2.2 电推进器的发展13-15
• 1.2.3 电推进器的研究现状15-19
• 1.3 论文主要研究内容和总体框架19-21
• 第2章 微推进器压电方程确立与压电振子理论21-32
• 2.1 压电效应21-25
• 2.1.1 压电材料21-23
• 2.1.2 压电原理23-25
• 2.2 压电振子的四类边界条件及四类压电方程25-28
• 2.2.1 四类边界条件25-26
• 2.2.2 四类压电方程26-27
• 2.2.3 微推进器适用的压电方程的确立27-28
• 2.3 压电振子的振动模式及支撑方式28-30
• 2.3.1 压电振子的振动模式28
• 2.3.2 压电振子的支撑方式28-29
• 2.2.3 压电振子的激励方式29-30
• 2.4 微推进器的机械品质因数30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 微推进器理论分析32-42
• 3.1 微推进器压电方程推导32-35
• 3.2 微推进器等效电路模型的建立35-39
• 3.3 微推进器的升压比和功率39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 微推进器有限元建模及仿真分析42-52
• 4.1 有限元分析42-45
• 4.1.1 COMSOL Multiphysics软件介绍43-44
• 4.1.2 COMSOL Multiphysics压电分析44
• 4.1.3 MATLAB软件介绍44-45
• 4.2 微推进器有限元分析45-46
• 4.2.1 微推进器有限元模型建立45
• 4.2.2 边界条件45-46
• 4.2.3 网格划分46
• 4.3 微推进器仿真分析46-51
• 4.4 小结51-52
• 第5章 微推进器的实验研究52-60
• 5.1 微推进器的设计与制作52-54
• 5.2 试验台的搭建与测试54-58
• 5.3 本章小结58-60
• 第6章 结论与展望60-62
• 6.1 本文工作总结60
• 6.2 未来研究展望60-62
• 参考文献62-70
• 攻读学位期间发表的学术论文和成果目录70-71
• 致谢71

【参考文献】

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1 吴汉基,蒋远大,张志远;电推进技术的应用与发展趋势[J];推进技术;2003年05期

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本文编号：709105