[{"date_updated":"2024-03-18T11:32:27Z","volume":16,"author":[{"first_name":"Collin","last_name":"Dymel","full_name":"Dymel, Collin"}],"place":"Düren","page":"134","intvolume":"        16","citation":{"ama":"Dymel C. <i>Modellbasierte Entwicklung von Ultraschallwandlern unter der Berücksichtigung von Nichtlinearitäten</i>. Vol 16. Shaker Verlag; 2024.","chicago":"Dymel, Collin. <i>Modellbasierte Entwicklung von Ultraschallwandlern unter der Berücksichtigung von Nichtlinearitäten</i>. Vol. 16. Schriften des Lehrstuhls für Dynamik und Mechatronik. Düren: Shaker Verlag, 2024.","ieee":"C. Dymel, <i>Modellbasierte Entwicklung von Ultraschallwandlern unter der Berücksichtigung von Nichtlinearitäten</i>, vol. 16. Düren: Shaker Verlag, 2024.","bibtex":"@book{Dymel_2024, place={Düren}, series={Schriften des Lehrstuhls für Dynamik und Mechatronik}, title={Modellbasierte Entwicklung von Ultraschallwandlern unter der Berücksichtigung von Nichtlinearitäten}, volume={16}, publisher={Shaker Verlag}, author={Dymel, Collin}, year={2024}, collection={Schriften des Lehrstuhls für Dynamik und Mechatronik} }","short":"C. Dymel, Modellbasierte Entwicklung von Ultraschallwandlern unter der Berücksichtigung von Nichtlinearitäten, Shaker Verlag, Düren, 2024.","mla":"Dymel, Collin. <i>Modellbasierte Entwicklung von Ultraschallwandlern unter der Berücksichtigung von Nichtlinearitäten</i>. Shaker Verlag, 2024.","apa":"Dymel, C. (2024). <i>Modellbasierte Entwicklung von Ultraschallwandlern unter der Berücksichtigung von Nichtlinearitäten</i> (Vol. 16). 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Dabei wirken unterschiedliche Einflussfaktoren auf die elektrischen Eigenschaften und die mechanischen Übertragungscharakteristiken der Ultraschallsysteme ein. Die Herausforderungen ein solches geprägtes System auszulegen oder effizient und zuverlässig zu betreiben, sind aufgrund der Nichtlinearitäten relativ groß.\r\nDa für die Beschreibung der nichtlinearen Materialbeziehungen nur wenige Modelle und kaum quantitative Angaben vorliegen, werden die komplexen Wechselwirkungen von Materialparametern, Geometrie und Vorspannung des Schwingers, Betriebsgrößen (Strom, Spannung), Temperatur und Prozesslasten durch systematische Untersuchungen von Keramiken und Langevin-Schwingern messtechnisch erfasst. Aus den Messergebnissen werden einerseits eindimensionale Modelle für Voruntersuchungen als auch vollständige Materialparametersätze für die Simulation mittels dreidimensionaler FE-Modelle hergeleitet.\r\nEine Methodik zur Ermittlung der Materialparameter und ein auf iterativen Simulationen von FE-Modellen basierendes Werkzeug zur Simulation der komplexen Wechselwirkungen werden vorgestellt. Anhand eines exemplarischen Ultraschallsystems wird gezeigt, dass die Wirkungen temperaturbedingter Vorspannungsverluste, Änderungen des elektrischen Klemmenverhaltens und Amplituden- und Frequenzänderungen während des Betriebes bei großen Amplituden und Prozesslasten durch die Variationen des Keramikvolumens und der Keramikposition positiv beeinflusst werden können.","lang":"ger"}]},{"keyword":["Sonochemie","Akustische Kavitation","Kavitationsmessung","Kavitationsdetektion","FEM-Simulation Ultraschallwandler","Prozessüberwachung","FEM-Simulation Schallfeld","Self-Sensing","Piezoelektrische Ultraschallwandler","Ultraschallreinigung"],"language":[{"iso":"eng"}],"_id":"10000","department":[{"_id":"151"}],"user_id":"210","abstract":[{"text":"Ultraschall wird zur Effizienzsteigerung in verfahrenstechnischen Prozessen eingesetzt. Die Betriebsparamter der Ultraschallsysteme werden empirisch ermittelt, da derzeit keine systematische Analyse der Wechselwirkung zwischen Ultraschallwandler und Schallfeld sowie kein Verfahren zur Messung der Kavitationsaktivität ohne zusätzlichen Sensor existieren. Auf Basis einer experimentellen Analyse des betrachteten sonochemischen Reaktors wird ein Finite-Elemente-Modell aufgebaut, das die Wechselwirkung zwischen Schallfeld und Ultraschallwandler berücksichtigt. Die modellbasierte Analyse zeigt, dass wegen der akustischen Eigenschaften des Autoklavs nur direkt an der Sonotrode Kavitation entsteht. Die Wechselwirkung zwischen Ultraschallwandler und Schallfeld ermöglicht Aussagen über das Schallfeld und die Kavitationsaktivität auf Basis der Rückwirkung auf den Ultraschallwandler. Die lineare Schalldruckverteilung ermöglicht eine Prognose über die Verteilung von Kavitationszonen. Das beschriebene Modell liefert wertvolle Erkenntnisse für die Auslegung, Analyse und Skalierung sonochemischer Reaktoren. Auf Grund der rauen Prozessrandbedingungen ist die Applikation von Sensoren zur Überwachung der Kavitationsaktivität in vielen sonochemischen Prozessen nicht möglich. Zur prozessbegleitenden Messung der Kavitationsaktivität wird ein Verfahren entwickelt, das die Bewertung der Kavitationsaktivität durch Auswertung der Rückwirkung auf den Ultraschallwandler erlaubt. Das Messverfahren ermöglicht eine vorhersagbare und reproduzierbare Durchführung kavitationsbasierter Prozesse und stellt eine wichtige Erweiterung für bestehende und neue Ultraschallsysteme dar.","lang":"eng"}],"status":"public","type":"dissertation","title":"Modellierung und experimentelle Charakterisierung der Wechselwirkung zwischen Ultraschallwandler und Flüssigkeit in kavitationsbasierten Prozessen","date_updated":"2023-09-15T12:23:55Z","publisher":"Shaker","date_created":"2019-05-27T10:29:53Z","author":[{"last_name":"Bornmann","full_name":"Bornmann, Peter","first_name":"Peter"}],"year":"2019","citation":{"ama":"Bornmann P. <i>Modellierung Und Experimentelle Charakterisierung Der Wechselwirkung Zwischen Ultraschallwandler Und Flüssigkeit in Kavitationsbasierten Prozessen</i>. Shaker; 2019.","chicago":"Bornmann, Peter. <i>Modellierung Und Experimentelle Charakterisierung Der Wechselwirkung Zwischen Ultraschallwandler Und Flüssigkeit in Kavitationsbasierten Prozessen</i>. 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Eine Möglichkeit der prozessbegleitenden Kavitationsdetektion ist die Auswertung der akustischen Emissionen von oszillierenden und kollabierenden Kavitationsblasen mittels Drucksensoren in der Flüssigkeit. Raue Prozessrandbedingungen wie hohe Temperaturen oder aggressive Flüssigkeiten erschweren es jedoch geeignete Sensoren zu finden. Als Alternative wurde daher die Nutzbarkeit der Rückwirkung von Kavitationsereignissen auf das elektrische Eingansgssignal des Ultraschallwandlers zur Quantifizierung von Kavitation untersucht. Die experimentelle Analyse hat ergeben, dass das Einsetzen und in einigen Fällen auch die Art der Kavitation auf Basis der Rückwirkung auf das Stromsignal des Ultraschallwandlers bestimmt werden kann. Die Stärke der Kavitation war hingegen nicht aus den Stromsignalen abzuleiten.","lang":"eng"}],"type":"journal_article","popular_science":"1","publication":"tm - Technisches Messen"}]