超聲波除冰方法與試驗研究.pdf

1、國內(nèi)外許多地區(qū)的寒冷季節(jié)，常因降雨降雪因素而造成積雪或積冰，對于未經(jīng)碾壓或部分融化二次結(jié)冰的積雪來說，靠人工或用一般機(jī)械裝置簡單清掃即可；然而，對于積冰、經(jīng)過碾壓和經(jīng)過融化二次或多次結(jié)冰而變得較硬的積雪來說，除冰雪變得非常困難，這類的除冰雪問題，一直是國內(nèi)外相關(guān)部門和研究機(jī)構(gòu)重要的研究課題。
　　道路上的積冰使路面變得易滑，人們行走困難，車輛行駛緩慢，會引發(fā)交通堵塞甚至交通事故等現(xiàn)象；高壓輸電線路上的積冰，易使電線折斷和電線塔倒塌

2、，致使供電中斷；飛機(jī)機(jī)身上的積冰，會使其難以飛得穩(wěn)定，易發(fā)生墜機(jī)事件。不利的結(jié)冰或積冰現(xiàn)象，給人們的日常生活、交通和工業(yè)生產(chǎn)造成了極大麻煩，并會對社會造成嚴(yán)重的生命財產(chǎn)安全威脅和經(jīng)濟(jì)損失。
　　針對除冰問題，本文提出了超聲波除冰方法，研究探討了超聲波除冰機(jī)制，計算并設(shè)計了超聲波除冰裝置，對變幅桿進(jìn)行了有限元仿真分析，并開展了除冰速率試驗和溫度試驗。文章主要內(nèi)容分為五個部分。
　　（1）介紹了除冰的研究背景，分析了除冰研究的必

3、要性，詳細(xì)闡述了國內(nèi)外除冰技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并說明了本文研究的主要內(nèi)容。
　?。?）在分析了超聲波除冰原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計了頻率為28kHz的超聲波除冰裝置，且研制了超聲波除冰裝置樣機(jī)；針對輸電線的圓柱形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計了電線超聲波除冰裝置
　?。?）討論了結(jié)構(gòu)振動有限元分析的基本理論，設(shè)計了頻率為28kHz的夾心式壓電換能器和變幅桿，對所設(shè)計的頻率為28kHz圓錐形和階梯形兩種變幅桿進(jìn)行了有限元分析。通過有限元模態(tài)分析，得到圓錐

4、形和階梯形變幅桿的頻率分別為27916Hz、28134Hz，與理想設(shè)計頻率相比，誤差分別為0.3％、0.48%，誤差較小，說明設(shè)計合理。
　?。?）探討了超聲波除冰機(jī)制。主要對超聲波空化作用機(jī)理與超聲波除冰熱效應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了探究，所探究的超聲空化作用機(jī)理主要包括空化泡的形成、性質(zhì)及運(yùn)動氣泡閉合時的激波強(qiáng)度，而超聲波除冰熱效應(yīng)機(jī)制主要包括產(chǎn)熱機(jī)制和傳熱機(jī)制。
　?。?）進(jìn)行了超聲波除冰試驗研究。開展了不同載荷壓力對除冰速率影響的