Просторове керування ультразвуковим очищенням гірничого обладнання за допомогою технології фазованої решітки
/ 0
- Деталі
- Категорія: Зміст №2 2022
- Останнє оновлення: 17 серпня 2022
- Опубліковано: 30 листопада -0001
- Перегляди: 1903
Authors:
В.С.Моркун, orcid.org/0000-0003-1506-9759, Криворізький національний університет, м. Кривий Ріг, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
О.М.Кравченко, orcid.org/0000-0003-0667-2695, Криворізький національний університет, м. Кривий Ріг, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2022, (2): 031 - 036
https://doi.org/10.33271/nvngu/2022-2/031
Abstract:
Мета. Розробка методики формування просторового керування процесом ультразвукового очищення з використанням ультразвукового фазованого масиву випромінювачів. Моделювання процесу очищення на основі розробленої методики для доведення її ефективності.
Методика. Використання ультразвукового масиву в якості основного випромінювача при ультразвуковому очищенні дає змогу перерозподілити потужність у ванні, збільшивши її в зонах найбільшого забруднення очищувального об’єкта. Аналітичне визначення параметрів променю проведене на основі геометричних і фізичних законів.
Результати. Були визначені основні параметри для ультразвукового променю на основі вхідних і вихідних даних 3-D нечіткого інтервального контролера. Фокусна відстань була визначена за часом надходження граничного сигналу з урахуванням відстаней між датчикам і масивом. Азимутний кут спрямовано до центру ванни та залежить лише від її висоти. Значення зенітного кута розраховано як співвідношення інтенсивності поточного масиву й найближчих сусідніх у напрямку найбільшої. За замовчуванням та для фазованої решітки з максимальною інтенсивністю промінь спрямовано до центру ванни. Проведене моделювання довело, що подібний підхід дозволяє збільшити концентрацію потужності в зоні забруднення на 41,5 %, що призводить до підвищення енергоефективності очищення та зниження часу обробки тіла ультразвуком.
Наукова новизна. Розроблена нова методика формування керуючого впливу при ультразвуковому очищенні, що дозволяє врахувати просторову розподіленість цього процесу, оптимізувавши витрати енергії.
Практична значимість. Новий підхід до просторового керування при ультразвуковому очищенні дозволяє переспрямувати потужність у ванні до зони з найбільшим забрудненням, що призводить до підвищення енергоефективності очищення великогабаритного гірничого устаткування зі складною конфігурацією.
Ключові слова: гірниче обладнання, ультразвукове очищення, ультразвуковий фазований масив, моделювання, автоматичне керування
References.
1. Lais, H., Lowe, P. S., Wrobel, L. C., & Gan, T.-H. (2019). Ultrasonic Transducer Array Performance for Improved Cleaning of Pipelines in Marine and Freshwater Applications. Applied Sciences, 9, 4353. https://doi.org/10.3390/app9204353.
2. Guoqiang, M., Shoubin, Zh., Yanming, Ya., Liping, Q., Guicai, L., & Jingxiu, Zh. (2019). Membrane fouling control and cleaning technology of ceramic membrane treating wastewater. E3S Web of Conferences, 118, 04023. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201911804023.
3. Sunjai, K., Changhun, Ch., Yunsu, Ch., & Jae-Seung, Ch. (2021). The efficacy of convenient cleaning methods applicable for customized abutments: an in vitro study. BMC Oral Health, 21(1). https://doi.org/10.1186/s12903-021-01436-z.
4. Suhwan, Y., Jikwang, Ch., Jung-Min, O., & Lim, J.-W. (2021). Effect of Ultrasonic Cleaning of Titanium Turning Scraps Immersed in Alkaline Solution and Subsequent Preparation of Ferrotitanium Ingots. Korean Journal of Metals and Materials, 59, 113-120. https://doi.org/10.3365/KJMM.2021.59.2.113.
5. Vyas, N., Wang, Q. X., Manmi, K. A., Sammons, R. L., Kuehne, S. A., & Walmsley, A. D. (2020). How does ultrasonic cavitation remove dental bacterial biofilm? Ultrasonics Sonochemistry, 67, 10112. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2020.105112.
6. Xu, H., Tu, J., Niu, F., & Yang, P. (2016). Cavitation dose in an ultrasonic cleaner and its dependence on experimental parameters. Applied Acoustics, 101, 179-184. https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2015.08.020.
7. Roohi, R., Abedi, E., Hashemi, S. M. B., Marszałek, K., & Barba, F. (2019). Ultrasound-assisted bleaching: Mathematical and 3D computational fluid dynamics simulation of ultrasound parameters on microbubble formation and cavitation structures. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 55, 66-79. https://doi.org/55. 10.1016/j.ifset.2019.05.014.
8. Tangsopha, W., Thongsri, J., & Busayaporn, W. (2017). Simulation of ultrasonic cleaning and ways to improve the efficiency. 5 th International Electrical Engineering Congress, 1-4. https://doi.org/10.1109/IEECON.2017.8075747.
9. Saalbach, K.-A.,Twiefel, J., & Wallaschek, J. (2018). Self-Sensing Cavitation Detection in Ultrasound-Induced Acoustic Cavitation. Ultrasonics, 94, 401-440. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2018.06.016.
10. Worapol, T., & Jatuporn, Th. (2020). A Novel Ultrasonic Cleaning Tank Developed by Harmonic Response Analysis and Computational Fluid Dynamics. Metals, 10, 335. https://doi.org/10.3390/met10030335.
11. Duran, F., & Teke, M. (2019). Design and implementation of an intelligent ultrasonic cleaning device. Intelligent Automation and Soft Computing, 3, 1-10. https://doi.org/10.31209/2018.11006161.
12. Zhang, X., Zhao, L., Li, J., Cao, G., & Wang, B. (2017). Space-decomposition based 3D fuzzy control design for nonlinear spatially distributed systems with multiple control sources using multiple single-output SVR learning, Applied Soft Computing, 59, 378-388. https://doi.org/10.1016/j.asoc.2017.04.064.
13. Zhang, X., Fu, Z.-Q., Li, S.-Y., Zou, T., & Wang, B. (2017). A time/space separation based 3D fuzzy modeling approach for nonlinear spatially distributed systems, International Journal of Automation and Computing, 15, 1-14. https://doi.org/10.1007/s11633-017-1080-0.
14. Morkun, V., & Kravchenko, O. (2020). Adaptive control over ultrasonic cleaning of mining equipment. E3S Web of Conferences, 2020, 01005. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202020101005.
15. Simeone, A., Woolley, E., Escrig, J., & Watson, N. J. (2020). Intelligent Industrial Cleaning: A Multi-Sensor Approach Utilising Machine Learning-Based Regression. Sensors 2020, 20, 3642. https://doi.org/10.3390/s20133642.
16. Nigmetzyanov, R. I., Kazantsev, V. F., Prikhod’ko, V. M., Sundukov, S. K., & Fatyukhin, D. S. (2019). Improvement in Ultrasound Liquid Machining by Activating Cavitational Clusters, Russian Engineering Research, 8, 699-702. https://doi.org/10.3103/S1068798X19080112.
17. Xiao, Z., Guo, Y., Geng, L., Wu, J., Zhang, F., Wang, W., & Liu, Y. (2019). Acoustic Field of a Linear Phased Array: A Simulation Study of Ultrasonic Circular Tube Material. Sensors, 19, 2352. https://doi.org/10.3390/s19102352.
18. Demi, L. (2018). Practical Guide to Ultrasound Beam Forming: Beam Pattern and Image Reconstruction Analysis. Applied Sciences, 8(9), 1544. https://doi.org/10.3390/app8091544.
19. Morkun, V., & Kravchenko, O. (2021). Three-Dimensional Fuzzy Control of Ultrasonic Cleaning. Acta Mechanica et Automatica, 15(3), 169-176. https://doi.org/10.2478/ama-2021-0022.
20. Morkun, V., & Kravchenko, O. (2021). Spatial ultrasonic cleaning process control based on its current state evaluation. Second International Conference on Sustainable Futures: Environmental, Technological, Social and Economic Matters (ICSF 2021), 280, 07016. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202128007016.
21. Kazuyuki, N., & Naoyuki, K. (2012). 3-D Modelings of an Ultrasonic Phased Array Transducer and Its Radiation Properties in Solid. Ultrasonic Waves. https://doi.org/10.5772/29954.
22. Treeby, B., & Cox, B.T. (2010). k-Wave: MATLAB toolbox for the simulation and reconstruction of photoacoustic wave fields. Journal of biomedical optics, 15(2), 021314-1-021314-12. https://doi.org/15. 021314. 10.1117/1.3360308.
Наступні статті з поточного розділу:
- Удосконалення технології бетону та будівельних розчинів із використанням вторинних мінеральних ресурсів - 17/08/2022 02:46
- Дослідження хімічного складу вторинних мідних анодів із водних відходів процесу нафтопереробки - 17/08/2022 02:46
- Геолого-економічна оцінка ризиків небезпечних техногенно-геологічних процесів (на прикладі смт Солотвино) - 17/08/2022 02:46
- Інформаційно-аналітичне забезпечення прийняття обґрунтованих управлінських рішень у системі цивільного захисту - 17/08/2022 02:46
- Урахування фактору випадковості соціальних процесів при прогнозуванні попиту на електричну енергію - 17/08/2022 02:46
- Електромеханічна система турбомеханізму при використанні альтернативного джерела електричної енергії - 17/08/2022 02:46
- Новий підхід до підвищення чутливості реле заземлення та зниження перенапруги в мережах 6 кВ кар’єрів - 17/08/2022 02:46
- Термодинаміка процесу контактного нагрівання технологічної рідини - 17/08/2022 02:46
- Створення придатної системи орієнтування для геодезичної горизонтальної опорної мережі при гідроелектробудівництві у В’єтнамі - 17/08/2022 02:46
- Визначення стійкості тришарової оболонки ходового колеса з легким заповнювачем - 17/08/2022 02:46
Попередні статті з поточного розділу:
- Підготовка пластової води на нафтових родовищах із застосуванням зернистих фільтрів зі змінними розмірами частинок - 17/08/2022 02:46
- Дослідження купчастого вилуговування золотовмісних руд Васильківського золоторудного родовища (Казахстан) - 17/08/2022 02:46
- Про можливу роль магматизму у формуванні стратиформного оруденіння атасуйського типу (Центральний Казахстан) - 17/08/2022 02:46
- Про матеріал кам’яних блоків кромлеха-крепіди Новоолександрівcького кургану - 17/08/2022 02:46
Архів журналу