液體微小流量的非定常流測量原理與方法的研究.pdf

1、隨著流體系統(tǒng)向微小化方向的發(fā)展，對微小流量進(jìn)行精確測量的需求越來越多。在醫(yī)療器械、流體元件檢漏、不規(guī)則零件配合公差檢驗(yàn)、微小流體器件流動(dòng)特性研究、微小孔徑或毛細(xì)管管徑測量和生化防護(hù)等領(lǐng)域中，常常要對被測試件的微小流量(每分鐘幾毫升至幾百毫升)進(jìn)行高精度的測量，一般是在定常流條件下進(jìn)行微小流量的測量。目前，定常流條件下測量流量時(shí)，測量系統(tǒng)必須具備高精度的液體恒壓裝置，這增加了測量系統(tǒng)的復(fù)雜性；再有，常用的流量儀表對于微小流量的測量存在誤差

2、大、儀表自身壓力損失大等問題，難以直接應(yīng)用于微小流量的測量系統(tǒng)中，定常流條件下測量微小流量的原理實(shí)質(zhì)上就是“秒表-量杯法”，測量的自動(dòng)化程度不高、操作復(fù)雜。
　　 針對目前微小流量測量中的上述問題，本文提出了一種用非定常流等效定常流測量微小流量的原理及其實(shí)現(xiàn)方法。
　　 基于流體力學(xué)非定常流伯努利積分理論，建立了圓角薄壁小孔、銳緣薄壁小孔和細(xì)長圓管等三種典型微小流道自由出流時(shí)，非定常流等效定常流測量應(yīng)滿足的水頭適用條件；

3、得出了典型微小流道中非恒定水頭的非線性微分方程，分析了非定常流等效定常流測量的理論誤差，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的正確性?；诜嵌ǔＡ鞯刃ФǔＡ鳒y量微小流量的原理，成功研制出了一種人工機(jī)械心臟瓣膜返流量測量裝置并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；針對靜脈輸液針的通流檢測試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出了多段標(biāo)定的非定常流流量測量裝置；針對水壓軸向柱塞泵中配流盤摩擦副的間隙檢測，設(shè)計(jì)出了通過測量間隙泄漏流量確定摩擦副間隙的測量裝置。
　　 論文的主要內(nèi)容：
　　 第1

4、章，闡述了本課題的研究意義和目的，概述了微小流量測量的研究現(xiàn)狀和發(fā)展?fàn)顩r，現(xiàn)有方法存在的問題，概述了本文的主要研究內(nèi)容。
　　 第2章，在定常流條件下，建立了圓角薄壁小孔、銳緣薄壁小孔和細(xì)長圓管等三種典型微小流道自由出流的流動(dòng)模型，基于流體力學(xué)定常流伯努利方程，推導(dǎo)出了典型微小流道出流的流量計(jì)算公式。根據(jù)微小流量測量的特點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)了靜態(tài)質(zhì)量法、靜態(tài)容積法、動(dòng)態(tài)質(zhì)量法和動(dòng)態(tài)容積法測量裝置，并指出了定常流條件下微小流量測量存在的問

5、題。
　　 第3章，提出了用非定常流等效定常流測量微小流量的原理，在非定常流條件下，建立了典型微小流道自由出流的流動(dòng)模型，基于非定常流伯努利積分，推導(dǎo)出了非定常水頭下典型微小流道出流的流量計(jì)算公式，由此建立了非定常流等效定常流測量微小流量時(shí)，測量裝置應(yīng)滿足的水頭適用條件，并求解分析了理論誤差。
　　 第4章，建立了微小流量的非定常流測量實(shí)驗(yàn)裝置，對標(biāo)準(zhǔn)流量塊進(jìn)行了非定常流條件下的實(shí)際流量測量，該測量結(jié)果與定常流條件下的實(shí)

6、際測量結(jié)果進(jìn)行了對比，得出“實(shí)測的誤差隨著被試件過流斷面面積a與測量容器過流斷面面積A的比值a/A朋增大而增大”的結(jié)論，驗(yàn)證了理論分析的正確性。對測量的誤差來源做了分析，提出了理論誤差的補(bǔ)償方法，第5章，介紹了人工機(jī)械心臟瓣膜返流量的非定常流測量裝置研制過程，對本文提出的微小流量非定常流等效定常流的測量原理進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用和驗(yàn)證。
　　 第6章，針對靜脈輸液針的通流檢測試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出了多段標(biāo)定的非定常流流量測量裝置；針對水壓軸向柱塞泵

7、中配流盤摩擦副的間隙檢測，設(shè)計(jì)出了通過測量間隙泄漏流量確定摩擦副間隙的測量裝置。
　　 最后，總結(jié)了本論文的研究工作和結(jié)論，展望了未來的研究工作。
　　 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)概括如下：
　　 (1)提出了用非定常流等效定常流測量微小流量的原理及其實(shí)現(xiàn)方法，為微小流量的測量方法及測量裝置的設(shè)計(jì)提供了新的思路。
　　 (2)基于流體力學(xué)非定常流伯努利積分原理，得出了非定常流等效定常流測量微小流量的面積適用條件和水