Компактная аналитическая модель импульсного электродинамического дискового излучателя
Автор: Попов И.А., Лукин А.В., Пискун Н.В.
Статья в выпуске: 1, 2024 года.
Бесплатный доступ
Предложена математическая модель импульсного электродинамического излучателя дискового типа, работающего в области низких частот. Объектом исследования выступает известная архитектура электромагнитного акустического излучателя со спиралевидной катушкой и проводящим диском. В настоящей работе выполнено построение уравнений электромеханической системы в форме Лагранжа - Максвелла. С применением функций Грина плоской осесимметричной акустической задачи получена оценка силы реакции жидкости. Проводится сравнение результатов численного решения полученных уравнений и прямого численного расчета в комплексе конечно-элементного анализа COMSOL. Полученная модель показывает хорошее качественное соответствие с результатами конечно-элементного анализа, при этом позволяет производить расчеты с вариацией всех основных параметров модели для проектирования излучателя.
Низкочастотный излучатель, акустическая среда, электромеханическая система, уравнения лагранжа - максвелла, функция грина, электродинамический излучатель, индукционные токи
Короткий адрес: https://sciup.org/146282827
IDR: 146282827 | DOI: 10.15593/perm.mech/2024.1.08
Список литературы Компактная аналитическая модель импульсного электродинамического дискового излучателя
- Рой, Н.А. Импульсные электродинамические излучатели / Н.А. Рой // Акустический журнал – 1970. – Т. XVI, вып. 1. – С. 121–128.
- Xiping, Mo Thirty years' progress of underwater sound projectors in China / Mo Xiping, Zhu Houqing // AIP Conference Proceedings 1495, 94. – 2012. – Р. 94–104. doi: 10.1063/1.4765910
- Bertrand, Dubus. Ultra-low frequency underwater acoustic projectors: Present status and future trends / Dubus Bertrand // The Journal of the Acoustical Society of America. Proceedings of Meetings on Acoustics – 2013. – Vol. 19. – Р. 1–6. doi: 10.1121/1.4800545
- Butler, J.L. Transducers and Arrays for Underwater Sound. Ed.2 / J.L. Butler, Ch.H. Sherman // Springer. – 2016. doi: 10.1007/978-3-319-39044-4
- COMSOL Multiphysics [Электронный ресурс]. – URL: www.comsol.com
- Неймарк, Ю.И. Динамика неголономных систем / Ю.И. Неймарк, Н.А. Фуфаев. – М.: Наука, 1967. – 520 с.
- Мартыненко, Ю.Г. Динамика твердого тела в электрических и магнитных полях / Ю.Г. Мартыненко. – М.: Наука, 1988. – 368 с.
- Калантаров, П.Л. Расчет индуктивностей: справочная книга / П.Л. Калантаров, Л.А. Цейтлин. – Ленинград: ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1986. – 447 с.
- Nayfeh, Ali H. Linear and nonlinear structural mechanics / Ali H. Nayfeh, Frank P. Pai // Wiley. – 2004. – 746 p.
- Волны в сплошных средах / А.Г. Горшков, А.Л. Медведский, Л.Н. Рабинский, Д.В. Тарлаковский. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. – 472 с.
- Слепян, Л.И. Интегральные преобразования в нестационарных задачах механики / Л.И. Слепян, Ю.С. Яковлев. – Л.: Судостроение, 1980. – 344 с.
- Butler, J.L. Rare earth iron octagonal transducer / J.L. Butler, S.J. Ciosek // J. Acoust. Soc. Am. – 1980. – Vol. 67. – P. 1809–1811.
- Butler, S.C. A broadband hybrid magnetostrictive/piezoelectric transducer array / S.C. Butler, F.A. Tito // Oceans 2000 MTS/IEEE Conference Proceedings, Providence, RI. – 2000. – Vol 3, September (2000). – P. 1469–1475.
- Development of a dual-layer structure for cymbal transducer arrays to achieve a wider Bandwidth / J. Mudiyala, H. Shim, D. Kim, Y. Roh // Sensors. – 2022. – Vol. 22. – P. 6614.
- C.H. Sherman, Underwater sound transducers – a review. IEEE Trans. Sonics Ultrason. Su-22, 281–290 (1975).
- Stansfield D. Underwater electroacoustic transducers / D. Stansfield. – Bath University Press, Bath, UK, 1991.
- Spherical–Omnidirectional Piezoelectric Composite Transducer for High Frequency Underwater Acoustics / Y. Zhang, L. Wang, L. Qin, C. Zhong, S. Hao // IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS, FERROELECTRICS, AND FREQUENCY CONTROL. – 2021. – Vol. 68, no. 5.
- Benthien, G.W. Modeling of sonar transducers and arrays / G.W. Benthien, S.L. Hobbs // Tech Doc. 3181, April, San Diego, CA, 2004.
- Abdulla, Z. Design of Wideband tonpilz transducers for underwater SONAR applications with finite element model / Z. Abdulla, S. Naz, M.A.Z. Raja, A. Zameer // Appl. Acoust. – 2021. – Vol. 183. – P. 108293.
- Aronov, B. The energy method for analyzing the piezoelectric electroacoustic transducers / B. Aronov // J. Acoust. Soc. Am. – 2005. – Vol. 117. – P. 210–220.
- Design and construction of magnetostrictive transducers // Summary Technical Report of Division 6. – 1946. – Vol. 13.
- Teng, D. Effect of concave stave on class i Barrel-Stave flextensional transducer / D. Teng, X. Liu, F. Gao // Micromachines. – 2021. – Vol. 12. – P. 1258.
- Pyun, J.Y. Design of piezoelectric acoustic transducers for underwater applications / J.Y. Pyun, Y.H. Kim, K.K. Park // MDPI Sensors. – 2023. – Vol. 23(4). – P. 1821.
- Robinson, H. In high pressure characterization of single crystal cylinder transducers / H. Robinson // U.S. Navy Workshop on Acoustic Transduction Materials and Devices, State College, PA 2007.
- GMA phased array for active echo control of underwater target / J. Tang, Y. Bai, L. Yan, W. Wang // Appl. Acoust. – 2022. – Vol. 190. – P. 108646.
- Butler, J.L. Transducer figure of merit / J.L. Butler // J. Acoust. Soc. Am. – 2012. – Vol. 132. – P. 2158–2160.
- Butler, J.L. A tri-modal directional transducer / J.L. Butler, A.L. Butler, J.A. Rice // J. Acoust. Soc. Am. – 2004. – Vol. 115. – P. 658–665.
- Butler, J.L. Multimode synthesized beam transducer apparatus / J.L. Butler, A.L. Butler. – U.S. Patent 6,734,604 B2, (11 May, 2004).
- Zienkiewicz, O.C. The finite element method / O.C. Zienkiewicz. – McGraw-Hill Book Company, Maidenhead, 1986.
- Bathe, K.J. Finite element procedures in engineering analysis / K.J. Bathe. – Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1982.
