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

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 26.5 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.

design, modeling and manufacturing a novel continues ultrasonic cleaning tank by harmonic response analysis

nowadays, the use of new technologies in the cleaning of parts has attracted the attention of various industries due to the problems of traditional cleaning methods such as low cleaning quality, lack of repeatability, low safety, equipment corrosion, low speed and environmental problems. using the process of cleaning with ultrasonic waves is one of the new methods of cleaning parts in a safe, fast, high-quality and environmentally friendly way. therefore, it is necessary to optimize and develop this cleaning process by researchers. the purpose of this research is to design, model and introduce a new optimal and continuous ultrasonic cleaning tank to improve the quality of cleaning using ultrasonic waves. in this research, the simulation has been done using finite element method (fem) and by performing static, modal, harmonic analysis and computational fluid dynamic transient analysis in ansys 15 software. in this article, after obtaining the natural frequencies and the shape of the vibration modes, the amount of displacement of different points is determined by applying harmonic stimulation. then, by applying this displacement to the fluid, the pressure field created in the fluid inside the simulation tank and the effective range of cleaning have been determined by comparing the created acoustic pressure. the modeled ultrasonic cleaning tank with 9 ultrasonic transducers with a resonant frequency of 26.5 khz and a power of 100 watts with a spiral arrangement was manufactured and tested. the obtained results show the proper performance of the designed and manufactured ultrasonic cleaning tank. also, the obtained results show that the simulation with the finite element method is reliable and a suitable method for designing and optimizing ultrasonic cleaning tanks.