Revelación de la caracterización de la cavitación acústica en cámaras opacas a través de un enfoque de sensor piezoeléctrico de bajo costo
Autores: Fernandes, José; Ramísio, Paulo J.; Puga, Hélder
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga la caracterización de la cavitación acústica en una cámara llena de agua e opaca inducida por ondas ultrasónicas a 20 kHz. Examina el efecto de diferentes geometrías de radiadores acústicos en la generación de cavitación en diferentes niveles de potencia eléctrica. Un sensor piezoeléctrico rentable, posicionado con precisión, cuantifica la cavitación bajo diferentes ajustes de potencia. Se examinaron dos configuraciones de forma de radiador acústico, una con agujeros y otra sólida. El sensor piezoeléctrico demostró eficacia, corroborando con la literatura existente, en la medición de la cavitación acústica. Esto se logró a través del análisis de Transformada Rápida de Fourier (FFT) de los datos de voltaje, apuntando específicamente a patrones subarmónicos, proporcionando así un método sólido para la detección de cavitación. Los resultados demuestran que las geometrías perforadas aumentan la intensidad de la cavitación en niveles de potencia más bajos, mientras que las formas sólidas afectan predominantemente la cavitación axialmente, mostrando una actividad disminuida a baja potencia. Los hallazgos recomiendan utilizar dos geometrías de forma diferentes en el radiador acústico para una detección eficiente de la cavitación, resaltando una cavitación intensa en las paredes radiales y la generación de cavitación en la parte inferior. Debido a la naturaleza estocástica de la cavitación, es crítico promediar los datos. La limitación espacial del sensor requiere priorizar áreas específicas sobre una cobertura completa, recomendándose múltiples sensores para un análisis completo de los patrones de cavitación.
Descripción
Este estudio investiga la caracterización de la cavitación acústica en una cámara llena de agua e opaca inducida por ondas ultrasónicas a 20 kHz. Examina el efecto de diferentes geometrías de radiadores acústicos en la generación de cavitación en diferentes niveles de potencia eléctrica. Un sensor piezoeléctrico rentable, posicionado con precisión, cuantifica la cavitación bajo diferentes ajustes de potencia. Se examinaron dos configuraciones de forma de radiador acústico, una con agujeros y otra sólida. El sensor piezoeléctrico demostró eficacia, corroborando con la literatura existente, en la medición de la cavitación acústica. Esto se logró a través del análisis de Transformada Rápida de Fourier (FFT) de los datos de voltaje, apuntando específicamente a patrones subarmónicos, proporcionando así un método sólido para la detección de cavitación. Los resultados demuestran que las geometrías perforadas aumentan la intensidad de la cavitación en niveles de potencia más bajos, mientras que las formas sólidas afectan predominantemente la cavitación axialmente, mostrando una actividad disminuida a baja potencia. Los hallazgos recomiendan utilizar dos geometrías de forma diferentes en el radiador acústico para una detección eficiente de la cavitación, resaltando una cavitación intensa en las paredes radiales y la generación de cavitación en la parte inferior. Debido a la naturaleza estocástica de la cavitación, es crítico promediar los datos. La limitación espacial del sensor requiere priorizar áreas específicas sobre una cobertura completa, recomendándose múltiples sensores para un análisis completo de los patrones de cavitación.