초음파 이론

Theory of sonics

초음파 이론은 진동을 통한 기계적 에너지의 전달을 설명하는 연속체 역학의 한 분야이다.음파[1] 이론의 탄생은 1918년 루마니아 과학자 고구 콘스탄틴스쿠에 의해 진동에 의한 힘의 전달에 관한 책 A의 출판이다.

기계공학의 근본적인 문제 중 하나는 자연에서 발견된 에너지를 적절한 변환 후 유용한 작업을 수행하는 데 사용할 수 있는 어느 지점에 전달하는 것입니다.엔지니어가 알고 실천하는 동력 전달 방법은 크게 유압, 공기압 및 와이어 로프 방법을 포함한 기계식, 전기식 두 가지로 분류됩니다.새로운 시스템에 따르면 에너지는 고체, 액체 또는 기체 기둥에서 종방향 진동을 발생시키는 압력 또는 장력의 인가된 변화에 의해 상당한 거리에 있는 한 지점에서 다른 점으로 전달된다.에너지는 압력과 부피의 세로 방향의 주기적인 변화에 의해 전달되며, 힘의 파동 전송 또는 기계적 파동 전송으로 설명할 수 있습니다.– Gogu Constantinescu[2][3]

나중에 이 이론은 전기음속, 수소음속, 소노스테레오음속, 열음속으로 확장되었다.이 이론은 압축 흐름 응용의 첫 번째 장이었고 압축 유체의 수학적 이론을 처음으로 언급했고 연속체 역학의 한 분야로 간주되었습니다.콘스탄틴스쿠가 발견한 소니시티의 법칙은 전기에 사용되는 법칙과 동일합니다.

책장

진동에 의한 동력 전달에 관한 A는 다음 장으로 구성되어 있습니다.

  1. 입문
  2. 기본적인 물리적 원리
  3. 정의들
  4. 교류에 대한 용량, 관성, 마찰 및 누출의 영향
  5. 긴 파이프의 파도
  6. 긴 파이프에서 교대로 마찰 가능
  7. 변위 이론 – 모터
  8. 공진기 이론
  9. 고주파 전류
  10. 충전 회선
  11. 트랜스포머

George Constantinescu는 그의 작품을 다음과 같이 정의했다.

초음파 이론: 응용 프로그램

DH4의 55번 비행대대, C.C.를 장착한 최초의 현용 항공기.Gear, 1917년 3월 6일 프랑스에 도착했다.
  • 콘스탄티네스코 동기장비는 군용기가 자신의 프로펠러를 손상시키지 않고 상대방을 공격할 수 있도록 하기 위해 사용합니다.
  • 자동 기어
  • Sonic Dilling은 Constantinescu에 의해 개발된 최초의 어플리케이션 중 하나입니다.소닉 드릴 헤드는 드릴 스트링에 고주파 공명 진동을 드릴 비트로 보내는 방식으로 작동하며, 작업자는 이러한 주파수를 토양/암석 지질학의 특정 조건에 맞게 제어합니다.
  • 토크 [4]컨버터진동에 의한 동력 전달에 대한 소닉 이론의 기계적 응용.동력은 엔진에서 발진 레버 및 불활성 시스템을 통해 출력축으로 전달됩니다.
  • 소닉 엔진

기본적인 물리적 원리

v가 파이프를 따라 이동하는 속도이고 n 크랭크 a의 회전수일 경우 파장 θ는 다음과 같습니다.


θ의 배수인 지점 r에서 파이프가 유한하고 닫혔다고 가정하고, 피스톤이 파장보다 작다고 간주하여 r에서 파압축을 정지하여 반사하면 반사파는 파이프를 따라 역진한다.

물리
기본적인 물리적 원리 묘사
그림 I

크랭크 a가 균일하게 회전하여 피스톤 b가 액체로 가득 찬 파이프 c에서 왕복 운동한다고 가정합니다.피스톤의 각 스트로크에는 고압 구역이 형성되며, 음영으로 표시된 이러한 구역은 파이프를 따라 피스톤으로부터 멀리 이동합니다. 고압 구역의 각 쌍은 그림에 표시된 저압 구역입니다.파이프의 모든 지점에서 압력은 최대값에서 최소값으로 일련의 값을 통과합니다.

그림 II

θ의 배수인 거리 r의 에서 파이프가 유한하고 닫혔다고 가정하고, 피스톤이 파장보다 작다고 간주하여 r에서는 파압축을 정지하여 반사시키면 반사파는 파이프를 따라 역진한다.크랭크가 일정한 속도로 계속 회전할 경우 반사파가 피스톤으로 돌아오는 동시에 최대 압력 영역이 피스톤에서 시작됩니다.그 결과 최대 압력이 두 배로 증가합니다.다음 회전 시 파이프가 터질 때까지 진폭은 계속 증가합니다.

그림 III

닫힌 끝 대신 피스톤이 r에 있다면, 피스톤 b와 피스톤 m에서 파동이 비슷하므로 피스톤 m은 피스톤 b와 동일한 에너지를 갖게 됩니다. 따라서 b와 m 사이의 거리가 µ의 배수가 아닐 경우 m의 움직임피스톤 b와 비교하여 위상 차이가 납니다.

그림 IV

피스톤 m에 의해 소비되는 에너지보다 피스톤 b에 의해 더 많은 에너지가 생성되면 에너지는 파이프 내의 피스톤 m에 의해 반사되어 파이프가 폭발할 때까지 에너지가 축적됩니다.피스톤 b의 스트로크 부피보다 부피가 큰 용기 d가 있으면 용량 d는 직접파 또는 반사파의 에너지를 고압으로 저장하고 압력이 떨어지면 에너지를 되돌려주는 스프링 역할을 한다.d 파이프 내 평균 압력은 동일하지만 에너지가 증가하지 않는 반사파의 결과로 파이프 내 압력이 압력 한계를 초과하지 않습니다.

그림 V

파동은 파이프 eeee를 따라 왕복 피스톤에 의해 전달됩니다.파이프는 하나의 완전한 파장 거리인 p에서 닫힙니다.각각 1/2파장, 3/4파장, 1파장 거리에 b, c, d가 있다.p가 열려 있고 d가 열려 있는 경우 모터 l은 모터 a와 동시에 회전합니다.모든 밸브가 닫혀 있는 경우, 유량이 0이 되고 압력이 저장소 f의 용량에 의해 결정되는 최대값과 최소값 사이에 교대로 발생하는 θ θ/2(포인트 b d,)에서 극한값을 갖는 정지파가 발생할 것이다.최대점과 최소점은 파이프를 따라 이동하지 않으며 발전기 a에서 에너지가 흐르지 않습니다.밸브 b가 열리면 모터 m은 라인으로부터 에너지를 얻을 수 있으며, a와 b 사이의 정지 반파는 진행파로 대체되며, b와 p 사이는 정지파가 지속됩니다.밸브 c만 열리면 이 시점에서는 압력의 변화가 항상 0이므로 모터 n에 의해 에너지를 꺼낼 수 없고 정지파가 지속된다.모터가 중간 지점에 연결되어 있는 경우 모터에 의해 에너지의 일부가 제거되고 정지된 파형이 감소된 진폭으로 유지됩니다.모터 l이 발전기 a의 모든 에너지를 소비할 수 없는 경우 이동파와 정지파의 조합이 발생합니다.따라서 압력변동이 0이 되는 관점은 없으며, 결과적으로 관의 어느 지점에서나 연결된 모터가 발생 에너지의 일부를 사용할 수 있게 됩니다.

정의들

교류 유체 전류

다음과 같은 경우 흐름 또는 파이프를 고려한다.

ω = 평방 센티미터로 측정한 관의 면적 단면
v = 유체의 속도(센티/초)

그리고.

i = 초당 입방 센티미터 단위의 액체 흐름,

그 후, 다음과 같은 것이 있습니다.

i = v180

단면이 δ평방센티미터피스톤 실린더 내에서 단순한 고조파 운동을 하는 피스톤에 의해 유체 전류가 발생한다고 가정한다.다음과 같은 경우:

r = cm 단위의 크랭크를 구동하는 것과 동등함
a = 크랭크의 각 속도 또는 초당 라디안 단위의 맥동.
n = 초당 크랭크 회전 수.

그 후, 다음과 같이 입력합니다.

실린더에서 파이프로의 흐름은 다음과 같습니다. i = I sin(at+sin)

장소:

I = RAΩ(초당 평방센티미터 단위의 최대 교류 흐름, 흐름의 진폭).
t = 초단위의 시간
θ = 위상의 각도

T= 완전한 교대 주기(크랭크의 1회전)인 경우:

a = 2µn. 여기서 n = 1/T

유효 전류는 다음 방정식으로 정의할 수 있습니다.

유효속도는 { } =}}이다.

스트로크 볼륨 θ는 다음 관계에 의해 지정됩니다.

교대 압력

교류 압력은 전기의 교류와 매우 유사합니다.전류가 흐르는 파이프에는 다음이 있습니다.

sinδ ( +) + m {\ p{( ; 여기서 H는 평방센티미터당 킬로그램 단위로 측정한 최대 교대로 압력이다.= {\ \Phi=} p m {\m}은 파이프 내 평균 압력을 나타냅니다.

위의 수식을 고려합니다.

최소 n m-(\}=이고 최대 a m +(\}=

p가 임의 지점의 압력이고2 p 압력이 다른 임의 지점의 압력인 경우1:

h 1 - 2 δ ( +) { h}-}={( p점과12 p점 사이의 순간 수성동력 H로 정의되며, 이는 진폭을 나타낸다.

유효 수력: f 2 { } = {\

마찰

파이프를 흐르는 교류는 파이프 표면과 액체 자체에 마찰이 있다.따라서 수력 및 전류 간의 관계는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

H 서 R = k . . . .

실험 R은 다음 공식에서 계산할 수 있습니다.

e g d{ \ R \ } { \ d;

장소:

  • displaystyle는 cm당 3kg 단위의 액체 입니다.
  • l은 파이프의 길이(cm)입니다.
  • g는 중력 가속도(cm/sec)2입니다.
  • \obega 파이프의 단면(평방센티미터)입니다.
  • v는eff 유효 속도입니다.
  • d는 센티미터 단위의 파이프 내경입니다.
  • 의 경우= 0+ . \\ d \ flac { 0 . 0 . 0 . + { . } { \ rt { v _ { v _ d } } 。
  • h는 순간 수력이다.

입력하면 다음과 같이 됩니다.

g ( 0. + 0. d e ){ R = frac {\ { \ ( }0 . frac { } { d} + { \ {. } { } { \ } { \ { { { d } } } } } }
k f + ( 1+ f e d = frac {_ { + { \ } { { \ {v _ _ { diag } =

지름이 큰 파이프의 경우 k의 동일한 값에 대해 더 큰 속도를 얻을 수 있습니다.마찰로 인한 전력 손실은 다음과 같이 계산됩니다.

를 h = Ri로 대입하면 다음과 같은 결과가 나옵니다.
W × f ff f { W = frac { ^ {2 } = harc {}

용량 및 콘덴서

정의:유압 콘덴서는 유체 전류, 압력 또는 교류 유체 전류의 위상 값을 변경하기 위한 장치입니다.이 장치는 보통 액체 기둥을 나누는 이동성 고체로 구성되며 액체 기둥의 움직임을 따르도록 탄성적으로 중간 위치에 고정된다.

유압 응축기의 주요 기능은 움직이는 질량에 의한 관성 효과를 상쇄하는 것입니다.

유압 콘덴서 도면 이론.
유압 콘덴서의 예시
F에 대한 후크의 법칙 d x - x { F { \ { \ ^ {2} =} ; 이 경우 x = f = displaystyle 이동.
단순 고조파

유압 응축기의 주요 기능은 움직이는 질량에 의한 관성 효과를 상쇄하는 것입니다.

액체 압력이 작용하는 섹션 δ의 피스톤으로 구성된 응축기의 용량 C는 스프링에 의해 평균 위치에 유지되며 다음과 같이 계산된다.

δV = δf = Cδp

여기서:

δV = 주어진 액체에 대한 부피의 변화
δf = 피스톤의 세로 위치 변화

그리고.

δp = 액체 내 압력의 변화.


피스톤이 스프링에 의해 고정된 경우:

f = AF 여기서
A = 스프링에 따른 상수


그리고.

F = 스프링에 작용하는 힘.


콘덴서에는 다음과 같은 기능이 있습니다.

δF = δP


그리고.

δf = A δpP


위의 방정식을 고려합니다.

C = A4202


그리고.

원형 단면의 스프링 와이어의 경우:

어디에

B는 의 부피(입방센티미터)이다.

그리고.

θ는 금속의 허용 응력(평방센티미터당 킬로그램)
G는 금속의 횡탄성 계수이다.

그 때문에,

B = mF

m은 θ와 G에 따라 상수이다. 만약 d가 스프링 와이어의 직경이고 D가 스프링의 평균 직경이다.그 후, 다음과 같이 입력합니다.

다음을 실현합니다.

다음을 고려할 경우: 0 3{\ n}}}:

위의 방정식은 주어진 최대 응력에서 작동하는 데 필요한 주어진 용량의 응축기에 필요한 스프링을 계산하기 위해 사용됩니다.

메모들

  1. ^ "Theory of wave transmission; a treatise on transmission of power by vibrations". 1922.
  2. ^ 콘스탄티네스코, G.초음파 이론: 진동에 의한 동력 전달에 관한 논문.해군성, 런던, 1918년
  3. ^ "Theory of wave transmission; a treatise on transmission of power by vibrations". 1922.
  4. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 4 March 2012. Retrieved 17 March 2010.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)

레퍼런스