Header

Shop : Details

Shop
Details
978-3-8322-9728-2
48,80 €
ISBN 978-3-8322-9728-2
Paperback
188 Seiten
134 Abbildungen
278 g
21 x 14,8 cm
Englisch
Dissertation
Januar 2011
Christian Bolzmacher
Miniaturized Piezoelectric Actuators for High-Speed Flow Control Applications

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung von miniaturisierten piezoelektrischen Aktoren zur Strömungsbeeinflussung auf Tragflächen. Durch Einkopplung gegenphasiger Wellen zur Auslöschung sogenannter Tollmien-Schlichting Wellen soll der laminar-turbulente Umschlag stromab verschoben werden. Aus aerodynamischen Gesichtspunkten ist dies mit der verminderten Wandreibung von laminaren Grenzschichten gegenüber turbulenten Grenzschichten um den Faktor zehn zu erklären, wodurch Treibstoff eingespart werden kann. Für die aktive Transitionskontrolle werden robuste Aktoren mit großem nutzbaren Frequenzbereich und möglichst großen Amplituden bei geringen Abmessungen benötigt. Die Konzeptentwicklung und Modellierung der Aktoren erfolgte anhand von Finite-Elemente-Simulationsmethoden.

Das erste Konzept, ein mechanisch hubverstärkter Aktor, besteht aus einer piezoelektischen Scheibe, die ein darüber befestigtes elastisches Hebelelement betätigt. Durch Variation des Kraftübertragungspunktes kann der Verstärkungsfaktor und somit die maximale Amplitude in der Membranmitte eingestellt werden. Der hubverstärkte Aktor zeichnet sich durch eine direkte Ansteuerbarkeit, eine lineare Übertragungsfunktion und ein schnelles Ansprechverhalten aus, welches die Integration in ein Regelsystem erleichtert.

Das zweite Aktorkonzept, ein Ultraschallaktor, besteht aus einer konischen Membran, die durch ein piezoelektrisches Ringelement in Resonanz betrieben wird. Die konische Form fokussiert die Anregungsenergie des Piezoelements zur Membranmitte hin, wodurch eine Amplitudenverstärkung realisiert wird. Für axialsymmetrische Eigenmoden höherer Ordnung wird eine punktförmige Maximalamplitude kleinster Abmessung erreicht, da die Nebenkeulen durch die konische Form weniger stark ausgeprägt sind. Dies kann als Trägersignal einer Amplitudenmodulation eingesetzt werden, um den großen Frequenzbereich zur Auslöschung von Tollmien-Schlichting Wellen zu erreichen. Das robuste Design mit geschlossener planer Oberfläche, einfache Herstellung und ein geringer Energieverbrauch zeichnen diesen Aktor aus.

Der Einfluss beider Aktorkonzepte auf eine transitionale Strömung wurde im offenen Regelkreis mit Heißfilmsensoren im Windkanal untersucht. Bei idealer Anpassung der Aktormaße zeigen beide Aktoren den gewünschten Effekt auf die Strömung. Im Falle des Ultraschallaktors konnte gezeigt werden, dass die Amplitudenmodulation zur aktiven Strömungsbeeinflussung herangezogen werden kann, wenn die Trägerfrequenz ausreichend hoch (> 40 kHz) angesetzt wird.

Schlagwörter: Piezoelectric actuator; Amplification mechanism; Relaxor ferroelectric single crystal; Active flow control; Aero-MEMS
Aktuelle Berichte aus der Mikrosystemtechnik – Recent Developments in MEMS
Herausgegeben von Prof. Dr. Andreas Schütze und Prof. Dr. Helmut Seidel, Saarbrücken
Band 13
Verfügbare Online-Dokumente zu diesem Titel
Sie benötigen den Adobe Reader, um diese Dateien ansehen zu können. Hier erhalten Sie eine kleine Hilfe und Informationen, zum Download der PDF-Dateien.
Bitte beachten Sie, dass die Online-Dokumente nicht ausdruckbar und nicht editierbar sind.
Bitte beachten Sie auch weitere Informationen unter: Hilfe und Informationen.
 
 DokumentAbstract / Kurzzusammenfassung 
 DateiartPDF 
 Kostenfrei 
 AktionDownloadDownload der Datei 
     
 
 DokumentGesamtdokument 
 DateiartPDF 
 Kosten36,60 € 
 AktionDownloadZahlungspflichtig kaufen und download der Datei 
     
 
 DokumentInhaltsverzeichnis 
 DateiartPDF 
 Kostenfrei 
 AktionDownloadDownload der Datei 
     
Benutzereinstellungen für registrierte Online-Kunden (Online-Dokumente)
Sie können hier Ihre Adressdaten ändern sowie bereits georderte Dokumente erneut aufrufen.
Benutzer
Nicht angemeldet
Export bibliographischer Daten
Teilen
Shaker Verlag GmbH
Am Langen Graben 15a
52353 Düren
  +49 2421 99011 9
Mo. - Do. 8:00 Uhr bis 16:00 Uhr
Fr. 8:00 Uhr bis 15:00 Uhr
Kontaktieren Sie uns. Wir helfen Ihnen gerne weiter.
Captcha
Social Media