ارائه‌کننده: بهزاد قوامی نمین
استاد راهنما: دکتر یوسف حجت
استاد ناظر داخلی اول:  دکتر منیژه مختاری دیزجی
استاد ناظر داخلی دوم: دکتر محمد ضابطیان طرقی
استاد ناظر خارجی اول:  دکتر فرهنگ هنرور
استاد ناظر خارجی دوم: دکتر محمدرضا شیخ الاسلامی بورقانی
تاریخ: 1403/09/07
ساعت: 10
مکان: دانشکده فنی و مهندسی، بلوک شماره سه، طبقه سوم، اتاق 351

چکیده:
در پژوهش حاضر روشی جدید برای دست‌ورزی حرکت سیال با استفاده از امواج صوتی ارائه می‌گردد. این روش بر جریان صوتی نزدیک سطح آزاد سیال در کانالی با سطح باز تکیه دارد. امواج صوتی با استفاده از هولوگرافی فاز صوتی مدوله می‌شوند که باعث ایجاد یک الگوی فاز تناوبی از ۰ تا 2π در امتداد یک مسیر مستقیم روی یک صفحه هدف می‌شود. همچنین به شرح یک طرح آزمایشگاهی برای مطالعه عوامل اصلی تأثیرگذار بر این روش مانند فرکانس، تعداد الگوهای فاز در مسیر و دامنه فشار صوت می‌پردازد. نتایج مشان می دهد گام فاز و ولتاژ به‌طور قابل‌توجهی بر سرعت سیال تأثیر می‌گذارد و تطابق خوبی بین نتایج تئوری و آزمایشگاهی وجود دارد.
علاوه بر این، آزمایش‌های دیگری را با اشکال مختلف کانال گزارش داده‌شده است تا تطبیق‌پذیری این روش در کنترل حرکت سیال را نشان دهد. بالاترین سرعت سیال مشاهده‌شده ۰.۴ میلی‌متر بر ثانیه در فرکانس ۱۳۰۰ کیلوهرتز و گام فاز ۵ بود. همچنین این پژوهش به‌صورت تئوری و تجربی اثر تغییر فرکانس بر معکوس کردن جهت جریان در یک کانال U شکل را بررسی می‌کند. این پژوهش نتیجه می‌گیرد که این روش به دلیل طراحی و ساخت ساده و انعطاف‌پذیر، دقت و توانایی در کنترل کانال‌های پیچیده، می‌تواند جایگزین مناسبی برای سایر تجهیزات صوتی برای القای حرکت سیال باشد.
به‌علاوه در این رساله، به‌منظور درک پدیده حاکم بر جریان سیال ناشی از گرادیان فاز صوتی در مرز بین هوا سیال کاربرد هولوگرافی صوتی برای توسعه یک موتور چرخشی فراصوت غیر تماسی پیشنهاد می شود. در این موتور از مدولاسیون فاز صوتی با استفاده از هولوگرافی صوتی استفاده‌شده است. در محل اتصال محیط انتشار امواج آبی و هوا قرار می‌گیرد. هولوگرام روی مبدل (مبدل صوتی ) نصب‌شده و در فاصله طراحی‌شده از سطح آب در داخل محیط آب غوطه‌ور می‌شود. هدف هولوگرام ایجاد گرادیان فاز به‌صورت دایره‌ای است که جریان چرخشی در سطح آب ایجاد کرده و موتور را به حرکت درمی‌آورد. پارامترهای مختلفی می‌توانند بر عملکرد موتور تأثیر بگذارند، ازجمله دامنه فشار صوتی مبدل، تعداد گام‌های فاز از ۰ تا2π و هندسه موتور. برای بررسی تأثیر این پارامترها بر سرعت چرخش، یک تحقیق تجربی با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) برای طراحی آزمایش انجام شد.
یافته‌ها نشان می‌دهد که برای دستیابی به حداکثر سرعت چرخش تحت ولتاژ ثابت، مقدار بهینه‌ای برای تعداد گام‌های فاز وجود دارد. در رابطه با گشتاور خروجی، مشاهده شد که کمترین گشتاور خروجی زمانی حاصل می‌شود که تعداد گام‌های فاز استاتور (بخش ثابت) با تعداد تیغه‌های موتور برابر باشد. در اصل، عملکرد بهینه موتور با حداکثر تعداد تیغه موتور (۸ تیغه) و شش گام فاز (اعداد ۴، ۶ و ۸) به دست می‌آید. حداکثر سرعت چرخش ثبت‌شده برای موتور ۴۰ دور در دقیقه بود. گشتاور خروجی روتور در این موتور بسته به تعداد گام‌های فاز موتور و تعداد تیغه‌های موتور در حدود 0.1 میکرو نیوتن متر است.