低频弯振超声雾化喷头压电振子基频的预测模型

• 作者: 滕悦 高建民
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 农学
• 关键词: 喷头 喷雾 压电振子 基频 超声雾化 正交设计法 有限元法
• 年，卷（期）: 2015,（4）
• 页码范围: 55-62
• 页数: 8页
• 分类号: S224.3
• 字数: 5520字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2015.04.008

摘要

针对现有基于郎之万夹心振子的低频超声雾化喷头驱动电压高、工作效率低、电路和喷头发热严重、体积较大难以生成超细雾滴等缺点，研发了一种低频弯振超声雾化喷头，该喷头的核心工作部件是轴对称复合弯振压电振子。为了研究轴对称复合弯振压电振子关键结构参数对其基频的影响，在 ANSYS 平台上，建立了轴对称复合弯振压电振子的虚拟试验系统。采用正交试验设计方法，对试验结果进行了极差分析和回归分析，建立了试验指标轴对称复合弯振压电振子基频与压电陶瓷的外径、内径、厚度及金属圆片直径的回归数学模型。极差分析和回归分析结果表明：压电陶瓷的外径、内径及金属圆片直径对轴对称复合弯振压电振子基频的影响极显著；压电陶瓷厚度对轴对称复合弯振压电振子基频的影响显著；各影响因素对低频弯振超声雾化喷头基频的影响主次顺序依次为压电陶瓷外径、压电陶瓷内径、金属圆片直径、压电陶瓷厚度。轴对称复合弯振压电振子物理样机的基频测试试验结果和回归数学模型预测结果对比表明该回归模型的预测误差基本在5%以内，从而验证了回归模型预测的精准性。该回归模型为轴对称复合弯振压电振子结构参数的优化设计提供了较为实用的数学模型。