مکانیک مواد پیشرفته و هوشمند

چکیده تعلیق فراصوت به‌عنوان یک فناوری پیشرو در جانمایی غیرتماسی ذرات، به دلیل استقلال از خواص فیزیکی ماده و در نتیجه آن کاربردهای گسترده در حوزه‌هایی مانند صنایع داروسازی، میکروالکترونیک و مهندسی شیمی، جایگاه ویژه‌ای در پژوهش‌های نوین یافته است. بااین‌حال، بهره‌برداری بهینه از این فناوری مستلزم شناخت عمیق پارامترهای مؤثر بر پایداری و دینامیک ذرات است. در این مطالعه، تأثیر موقعیت اولیه رهایش ذرات به‌عنوان یک عامل کلیدی، بر رفتار دینامیکی ذرات تعلیق شده در سیستم تعلیق فراصوت مورد بررسی قرار گرفت. فشار آکوستیک در فرکانس ۲۰ کیلوهرتز، با استفاده از شبیه‌سازی چند فیزیکی در نرم‌افزار کامسول مدل‌سازی و رفتار ۲۰ ذره پلی‌پروپیلن (قطر ۳ میلی‌متر، چگالی ۹۱۰ کیلوگرم بر مترمکعب) در موقعیت‌های اولیه مختلف (از 23/0 تا01/8) تحلیل شد. نیروهای درگ، فشارصوتی و گرانش به‌عنوان نیروهای موثر در گپ تعلیق درنظر گرفته شدند. نتایج به‌دست آمده نشان داد، ذرات رهاشده در مجاورت گره فشاری کم‌ترین دامنه نوسانات و کوتاه‌ترین زمان رسیدن به پایداری را تجربه می‌کنند. با افزایش فاصله‌ی محل رهایش اولیه ذرات از گره فشار دامنه‌ی نوسانی و زمان رسیدن به ‌پایداری افزایش پیدا کرده است. تاثیر این عامل بر افزایش زمان پایداری در نقاط نزدیک به بازتابنده نسبت به نقاط نزدیک به مبدل بیش‌تر بوده که به معنی وضعیت پایدارتر ذرات تعلیق شده در این نقاط است. اعتبارسنجی تجربی تطابق قابل‌توجهی با نتایج شبیه‌سازی نشان داد.