Алексюнин Е.С. «Исследование и разработка малогабаритных ультразвуковых устройств охлаждения» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 3, с. 6-16 (2020)

Развитие современных систем подачи воздуха для охлаждения технических систем требует новых подходов, в которых приборостроение использует пьезокерамические технологии. При этом необходимо провести исследования как на уровне подбора новых перспективных пьезоматериалов, что и было сделано в работе, так и новых типов компоновки устройства с точки зрения конструкции. Традиционно используемые системы охлаждения имеют вращающиеся части, создают дополнительный акустический шум. Этих недостатков лишены устройства подачи воздуха, использующие пьезокерамические компоненты. Статья содержит материалы о разработке современных устройств охлаждения, основанных на использовании пьезокерамических пластин. Проведён анализ процессов, происходящих в воздушной среде в соответствии с современными представлениями о теории вещества. Приведены различные варианты проектирования такого рода устройств. Рассмотрен процесс проектирования от математического моделирования до воплощения в макетах. Моделированию были подвергнуты как сами пьезокерамические устройства, так и процессы распределения потоков в воздушной среде. В процессе моделирования исследованы наиболее простые в изготовлении и надёжные в эксплуатации конструкции. Все рассмотренные варианты относятся к пьезоэлектрическому биморфному типу, и являются пьезоэлектрическими актюаторами, преобразующими электрические сигналы в механические усилия. Приводятся различные схемы компоновки таких колебательных систем, демонстрируются варианты их математического моделирования, конечно-элементные модели воздушной среды, амплитудно-частотные и фазово-частотные характеристики моделируемых макетов. Проводится сравнительный анализ изделий, их электрофизических характеристик, исходя из перспектив дальнейшего применения. Для исследований применялись различные пьезокерамические материалы, как традиционные, так и новые перспективные материалы. Ряд изделий представлен в размерах с детальным описанием, приведены их сравнительные характеристики. В заключении сделаны выводы о перспективных вариантах дальнейшего проектирования таких устройств и направлениях исследования.