Estudo teórico e experimental da levitação acústica de campo próximo

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Zuffi, Geisa Arruda
• Orientador(a): Steffen Júnior, Valder
• Banca de defesa: Gonçalves, Rogério Sales , Duarte, Marcus Antonio Viana , Silva, Maira Martins da , Abud, Celso Vieira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Uberlândia
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Levitação Acústica de Campo Próximo; Análises de Incertezas e Sensibilidades Intervalares; Levitação Acústica com Ranhuras; Análise de Incertezas em Levitação Acústica
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::MECANICA DOS CORPOS SOLIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS
• Link de acesso: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/35419; http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.5302

A levitação acústica de campo próximo consiste na criação de um Ąlme de gás comprimido entre uma superfície de acionamento e o objeto que se deseja transportar ou levitar. A superfície de acionamento é então responsável pela pressurização desse gás (normalmente o ar), que ocorre devido às oscilações de grande amplitude e alta frequência (frequência ultrassônica, superior a 20 kHz), geralmente alcançadas a partir da utilização de transdutores ultrassônicos (mais comumente, os transdutores de Langevin), operando em condição de ressonância. A elevação da pressão desse gás dependerá de suas viscosidade e compressibilidade, e a média do campo de pressão resultante gerado (no domínio do tempo) deverá ser maior do que a pressão do ambiente no qual se encontra o sistema de levitação. Sendo assim, a levitação acústica de campo próximo insere-se no contexto da busca por alternativas que permitam o transporte e o armazenamento de objetos e substâncias sem que haja contato entre eles e a superfície transportadora e que movimentos lineares ou rotacionais de alta velocidade em máquinas possam ocorrer sem a utilização de lubriĄcantes convencionais. Entretanto, esta técnica possui limitações no que diz respeito a aplicações onde é necessária uma alta capacidade de carga. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo analisar o comportamento da técnica de levitação acústica de campo próximo sob condições distintas de forma a determinar quais são os agentes que exercem inĆuência sobre a sua capacidade de carga. Para isso, foi feito um estudo teórico a partir dos modelos matemáticos de um sistema de levitação acústica de campo próximo com o objeto a ser levitado Ąxo e livre e, em seguida, foi aplicada a técnica de análise de incertezas e sensibilidade intervalares com o objetivo de avaliar os efeitos de incertezas aplicadas aos parâmetros operacionais (frequência de acionamento, tamanho da superfície de acionamento, amplitude de vibração) e ambientais (pressão inicial e viscosidade do Ćuido ambiente) no desempenho da levitação acústica de campo próximo. Dessa forma foi possível veriĄcar que a capacidade de carga do sistema de levitação com o disco superior Ąxo, é mais sensível às incertezas aplicadas nas condições ambientais e na frequência operacional. Enquanto que o sistema de levitação com o disco superior livre tem o seu desempenho mais inĆuenciado pelos parâmetros operacionais (amplitude de vibração e tamanho da superfície de acionamento). Por Ąm, é realizado um estudo experimental comparativo entre sistemas de levitação acústica de campo próximo com superfícies de acionamento com e sem ranhuras e análises numéricas comparativas entre sistemas sem texturas (superfície de acionamento lisa), com ranhuras de diferentes tamanhos e com degraus em posições distintas. De modo geral, a superfície de acionamento lisa foi a que apresentou o melhor desempenho dentre as avaliadas, seguida pela superfície com degraus.