低温环境下压电叠堆隔热加热方案设计与分析
Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics（2022）
Abstract
在低温风洞试验中,通常采用压电叠堆实现悬臂支杆的振动控制.然而,随着温度的降低,压电叠堆的最大自由位移和最大输出力将显著降低.本文提出了一种方便有效的压电堆加热结构方案,当环境温度下降时,该结构可以使压电堆在工作温度下工作.首先,采用聚酰亚胺加热膜包裹压电叠堆,然后在外部用气凝胶材料包裹以实现隔热目的.压电叠堆的两端与有效载荷结构直接接触.接着,对压电叠堆的热传导问题进行了一维和二维理论分析.最后,采用有限元方法验证了理论分析的结果.有限元计算结果与二维理论结果具有良好的一致性,仅观察到0.91 K的微小偏差,显示了本方案在低温下保护压电叠堆的潜力.
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Key words
piezoelectric stack actuator,cryogenic environment,heating structure,one-dimensional heat conduction,two-dimensional heat conduction
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