非對稱錐形管無閥壓電泵的研究.pdf

1、壓電泵是采用壓電材料作為驅(qū)動元件的一種新型流體傳送裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、易于微型化等特點，其應(yīng)用遍及醫(yī)療護理、化學(xué)分析、生物工程、機器人、航空航天器以及各種微型機械領(lǐng)域。本文研究的錐形管無閥壓電泵是采用一對收縮管/擴張管與壓電振子共同作用實現(xiàn)流體單向輸送的。這種壓電泵沒有可動閥體，結(jié)構(gòu)更加簡單，工作頻率較高，特別適用于輸送含有懸浮顆粒的混合物流體，這使得壓電泵可以應(yīng)用于一些特殊場合流體的輸送。但是存在輸出流量小，輸出壓力低的問題。本

2、文在傳統(tǒng)的錐形管無閥壓電泵的基礎(chǔ)上，提出了在泵腔兩端配置不同角度錐形管的無閥壓電泵，簡稱為非對稱錐形管無閥壓電泵，有效地提升了錐形管無閥壓電泵的輸出性能，為無閥壓電泵的進一步研究與發(fā)展提供一些理論基礎(chǔ)和試驗依據(jù)。本文主要從以下幾個方面進行了研究:
　　1、分析了壓電泵的主要驅(qū)動元件—圓形復(fù)合壓電振子的工作原理與振動模式。通過對泵用圓形壓電振子在各種驅(qū)動條件下進行變形測試，研究了壓電振子在不同工況下的變形規(guī)律，為壓電泵的設(shè)計、制作，

3、以及試驗中驅(qū)動信號的合理選擇提供了依據(jù)。
　　2、基于流體力學(xué)的基本原理，為了對錐形管無閥壓電泵的工作機理進行研究，首先討論了管中液體的流動特性，隨后推導(dǎo)了無閥泵的流量及效率的計算方法。結(jié)論得出收縮管/擴張管流動阻力系數(shù)的比值是決定無閥壓電泵輸出性能的重要因素。由此提出了非對稱錐形管無閥壓電泵的設(shè)計思想。
　　3、建立了非對稱錐形管無閥壓電泵的三維幾何模型，在ICEM CFD軟件中對其進行網(wǎng)格劃分，利用ANSYS CFX流體

4、仿真軟件對錐形管無閥泵內(nèi)流體的流動進行了動態(tài)模擬。經(jīng)過仿真分析，得到了一個周期內(nèi)錐形管無閥泵泵腔內(nèi)流場壓強的分布云圖、速度矢量分布圖以及收縮管與擴張管管口瞬時流量隨時間的變化曲線。通過對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的非對稱錐形管無閥泵進行模擬仿真分析，獲得了非對稱錐形管的錐角比例、流管長度以及小端口尺寸等結(jié)構(gòu)參數(shù)對非對稱錐形管無閥壓電泵輸出性能的影響規(guī)律。
　　4、根據(jù)試驗方案設(shè)計并加工、制作了傳統(tǒng)的錐形管無閥壓電泵樣機和非對稱錐形管無閥壓電泵樣