研究目的
为了验证基于准轴对称激励模式产生的泄漏导波的结垢清除技术对管道是否有效且均匀，在清除过程中不产生副产物。
研究成果
所提出的方法通过质量分析和SEM/EDS确认，在1小时后以86.6%的去除率有效且均匀地清除污垢。该方法环保无副产物。有限元模拟与实验结果一致，在特定频率下呈现双峰特征。该技术适用于管道大规模除垢。
研究不足
该研究仅限于特定管径下的碳酸钙结垢；不同结垢物质的粘附强度各异，可能影响清除效率。该方法需要精确的频率控制，在未经进一步优化的情况下，可能不适用于所有管道材料或工况。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用有限元法（FEM）模拟声场并确定最佳振动频率，结合实验验证。通过准轴对称激励产生泄漏超声导波（LUGWs）以诱导液体空化实现污垢清除。
2：样本选择与数据来源：
使用100厘米长不锈钢管，通过加热冷却过饱和溶液制备碳酸钙污垢。在管壁设置测试点进行测量。
3：实验设备与材料清单：
包括激光振动分析仪、功率放大器、超声换能器、夹具、计算机、函数发生器、光学测量模块、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）。材料：304铁合金管、PZT-5H压电材料、换能器铝基座。
4：实验流程与操作步骤：
将换能器固定于管壁；测量共振频率；选定工作频率；采用300Vp-p信号在42.539kHz下除垢1小时；清除前后进行质量测定及SEM/EDS分析。
5：539kHz下除垢1小时；清除前后进行质量测定及SEM/EDS分析。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：基于FEM和实验数据解析位移-频率特性；根据质量损失计算清除率；通过SEM和EDS进行微观结构及成分分析。
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laser vibration analyzer
Measures displacement and frequency characteristics of the pipe and transducers.
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power amplifier
Amplifies the electrical signal for the ultrasonic transducers.
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ultrasonic transducer
Generates ultrasonic guided waves for fouling removal.
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scanning electron microscope
Analyzes the microstructural changes in fouling before and after removal.
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energy-dispersive spectroscopy
Determines the elemental composition of sample points.
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function generator
Generates analog electric signals at specific frequencies.
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clamp
Secures transducers tightly to the pipe wall.
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computer
Controls the laser vibration analyzer and data acquisition.
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