مهندس سید فواد موسوی، دانشجوی دوره دکتری مهندسیشیمی، سه شنبه بیستم خرداد ماه ۱۳۹۹، از رساله خود با عنوان « شبیهسازی عملکرد سنسور پیزوالکتریک و انتخاب شرایط بهینه ساخت جهت استفاده در کنتور فراصوت گاز» با راهنمایی دکتر سید حسن هاشم آبادی دفاع خواهد نمود.
چکیده اندازهگیری دقیق جریان سیالات در همه صنایع، امری ضروری است. در میان انواع جریانسنجها، جریانسنجهای فراصوت یکی از محبوبترین و پرکاربردترین انواع جریانسنجهامیباشند. ساختار جریانسنجهای فراصوت بنابر دقت مورد نیاز شامل چندین جفت مبدل فراصوت میباشد که در چند مسیر مجزای آکوستیکی روبهروی یکدیگر قرار دارند. موضوع اصلی این پژوهش در رابطه با ساخت این مبدلهای فراصوت به همراه شبیهسازی آنها برای کاربرد در جریانهای گازی است. این شبیهسازیها بر پایه روش المان محدود صورت پذیرفت. به منظور ساخت مبدلهای فراصوت از پیزوسرامیکهای نرم ۵H-PZTبا فرکانس مرکزی kHz ۲۰۰ استفاده شد و در نهایت نتایج آزمون امپدانس بر حسب فرکانس آنها با نتایج شبیهسازیها مقایسه گردید. به علاوه، جهت بررسی عملکرد مبدلهای ساخته شده، تحت شرایط عملیاتی مختلف دمایی، فشاری و طول مسیر آکوستیکی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج آزمونهای عملی با شبیهسازیها تحت همان شرایط عملیاتی مقایسه گردید. نتایج این بخش نشان داد که با تغییر mm ۱ طول مسیر آکوستیکی، K ۱ دما و bar ۱ فشار، تغییر mm ۱ طول مسیر آکوستیکی بیشترین تاثیر را بر روی زمان انتقال موج و تغییر bar ۱ فشار بیشترین تاثیر را بر روی قدرت سیگنال دریافتی توسط مبدل گیرنده دارد. بررسیهای مربوط به حالت با جریان توسط جریانسنجهای درخط و برخط به صورت مجزا صورت پذیرفت. بدین منظور از هندسه جریانسنج تجاری الستر برای شبیهسازی جریانسنج درخط استفاده شد و انتقال موج بین دو مبدل فراصوت آن شبیهسازی شد. در این مرحله مقادیر ضریب اصلاح پروفایل جریان برحسب سرعت جریان متوسط ورودی به جریانسنج نیز بدست آمده و اعتبارسنجی نیز صورت پذیرفت. در مرحله شبیهسازی جریانسنج برخط، آزمونهای سنجش سرعت جریان توسط مبدلهایی با فرکانس مرکزی MHz ۱ صورت پذیرفته و نتایج آن با نتایج شبیهسازی نیمه سهبعدی و نتایج مدل تحلیلی، مقایسه گردید. نتایج بدست آمده انطباق بسیار مناسب نتایج سه روش بر یکدیگر را نشان میدهد. همچنین روش جدید معرفی شده به منظور شبیهسازی به صورت نیمه سهبعدی دقت بسیار مناسبتری نسبت به شبیهسازی کاملا دوبعدی داشته، در حالیکه سرعت محاسبات تنها اندکی افزایش مییابد. به علاوه، از این روش میتوان برای شرایط خاص جریانی که در این حالات شبیهسازی کاملا دوبعدی ناتوان است، استفاده کرد. واژههای کلیدی:جریانسنج فراصوت، مبدل فراصوت، شبیهسازی FEM، ماده پیزوالکتریک، زمان گذر