Estudo da força de radiação acústica em patículas produzida por ondas progressivas e estacionárias (2010)
- Authors:
- Autor USP: ANDRADE, MARCO AURÉLIO BRIZZOTTI - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PME
- Subjects: ONDAS; ACÚSTICA; MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS
- Language: Português
- Abstract: O objetivo deste trabalho é estudar o fenômeno da força de radiação acústica em esferas. A força de radiação acústica pode ser gerada tanto por ondas progressivas como por ondas estacionárias. No entanto, as aplicações envolvendo o uso de força de radiação acústica utilizam predominantemente ondas estacionárias. Neste trabalho o estudo da força produzida por ondas estacionárias é aplicado na análise de um levitador acústico e o estudo da força de radiação acústica por ondas progressivas é feito visando a futura construção de um separador acústico. Neste trabalho é utilizado o método dos elementos finitos para simular o comportamento de um levitador acústico. Primeiramente, é feita a simulação de um levitador acústico que consiste de um transdutor de Langevin com uma face de emissão plana que opera na freqüência de aproximadamente 20 kHz e um refletor plano. O método dos elementos finitos é utilizado para determinar a impedância elétrica do transdutor, o deslocamento da face do transdutor e o potencial acústico que atua numa esfera pequena. A impedância elétrica determinada numericamente é comparada com a medida experimentalmente a partir de um analisador de impedância elétrica e o deslocamento da face do transdutor é comparada com a medida por um vibrômetro de fibra ótica. O potencial acústico determinado pelo método dos elementos é verificado experimentalmente colocando pequenas esferas de isopor no levitador. O experimento mostra que as posições de levitaçãodas esferas coincidem com as posições de mínimo potencial acústico determinado pelo método dos elementos finitos. Depois de verificar o modelo numérico, o método dos elementos finitos é utilizado na otimização de um levitador acústico composto de um refletor côncavo e um transdutor com face de emissão côncava. ) Os resultados numéricos mostram que a força de radiação acústica no novo levitador é aumentada em 604 vezes quando comparada com o levitador composto de um transdutor com face plana e refletor côncavo. Este trabalho também apresenta um modelo numérico para determinar a trajetória de partículas esféricas na presença de uma onda de ultra-som progressiva. O modelo assume que as seguintes forças atuam na partícula: gravidade, empuxo, forças viscosas e força de radiação acústica devido a uma onda progressiva. Com o objetivo de não restringir o tamanho das partículas que podem ser utilizadas no modelo é empregada uma equação empírica do coeficiente de arrasto, válida para uma grande faixa de número de Reynolds. O modelo proposto requer a distribuição de pressão gerada pelo transdutor de ultra-som. A distribuição de pressão é medida experimentalmente utilizando um hidrofone calibrado. A verificação do modelo é feita soltando-se pequenas esferas de vidro (com diâmetros da ordem de 500 mm) em frente a um transdutor de ultra-som de 1 MHz e 35 mm de diâmetro. Quando as partículas passam em frente ao transdutor, elas são empurradas para frente
- Imprenta:
- Data da defesa: 28.01.2010
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ABNT
ANDRADE, Marco Aurélio Brizzotti. Estudo da força de radiação acústica em patículas produzida por ondas progressivas e estacionárias. 2010. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2010. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-11082010-164959/. Acesso em: 26 dez. 2025. -
APA
Andrade, M. A. B. (2010). Estudo da força de radiação acústica em patículas produzida por ondas progressivas e estacionárias (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-11082010-164959/ -
NLM
Andrade MAB. Estudo da força de radiação acústica em patículas produzida por ondas progressivas e estacionárias [Internet]. 2010 ;[citado 2025 dez. 26 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-11082010-164959/ -
Vancouver
Andrade MAB. Estudo da força de radiação acústica em patículas produzida por ondas progressivas e estacionárias [Internet]. 2010 ;[citado 2025 dez. 26 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-11082010-164959/ - LeviPrint: Contactless Fabrication using Full Acoustic Trapping of Elongated Parts
- Desenvolvimento de um transdutor de ultrassom para levitação acústica
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