【摘要】： 本研究課題來源于國(guó)家自然科學(xué)基金——細(xì)胞或高分子輸送用“Y”形流管無閥壓電泵的流體動(dòng)力學(xué)分析及應(yīng)用研究(No.50575007)。 壓電泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,具有傳統(tǒng)泵所不具備的優(yōu)點(diǎn),在航空航天器、機(jī)器人、汽車、醫(yī)療器械、生物基因工程、微型機(jī)械等領(lǐng)域里都得到了成功的應(yīng)用。然而,目前以醫(yī)療、衛(wèi)生、保健等領(lǐng)域作為研究背景對(duì)無閥壓電泵進(jìn)行的研究大都未考慮泵腔及流管內(nèi)湍流及渦旋的影響。本文通過分析其它形式無閥壓電泵閥結(jié)構(gòu)存在的不足,提出了一種新型的無閥壓電泵結(jié)構(gòu)——“Y”形流管無閥壓電泵結(jié)構(gòu)。 概括起來,本文主要的研究?jī)?nèi)容和成果綜述如下: 在壓電振子振動(dòng)分析方面,推導(dǎo)了泵用圓形壓電振子的固有頻率和振子中心振幅的理論計(jì)算公式。建立了壓電振子的有限元模型,對(duì)理論公式進(jìn)行了驗(yàn)證。計(jì)算和分析了直徑比、厚度比、基底層材料對(duì)壓電振子振動(dòng)特性的影響,為壓電泵驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了實(shí)用性的參考。 在“Y”形流管無閥壓電泵的流體有限元分析方面,推導(dǎo)了泵流量的理論計(jì)算公式,并分別對(duì)壓電泵和“Y”形流管流場(chǎng)進(jìn)行了有限元計(jì)算和分析,為進(jìn)行泵流量的理論計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。 在“Y”形流管無閥壓電泵的工作特性實(shí)驗(yàn)研究方面,基于不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?采用了不同的實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行了多組實(shí)驗(yàn),一方面驗(yàn)證了泵流量理論公式的有效性,另一方面對(duì)“Y”形流管無閥壓電泵的工作特性進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)中還借助了高速攝像機(jī)系統(tǒng)對(duì)同一時(shí)間點(diǎn)上兩端液面高度位置進(jìn)行了記錄,得到兩端液柱高度差隨時(shí)間的變化曲線,并對(duì)所得到的曲線進(jìn)行分形學(xué)研究,同時(shí)對(duì)這一探索性研究得到的規(guī)律進(jìn)行歸納和解釋。 綜上所述,研究表明“Y”形流管無閥壓電泵在本質(zhì)上克服與避免了產(chǎn)生大范圍渦旋的缺點(diǎn),且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于微型化和集成化,因此可應(yīng)用于血液輸送等醫(yī)療保健領(lǐng)域。
【圖文】：

壓電泵的輸出量達(dá)到最大。他們制作的壓電振子式有閥壓電泵的最佳頻率為 2~3Hz，120V 驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)的最大輸出流量為 110ml/min。圖1.1 壓電振子式有閥壓電泵1998 年，澳大利亞 Southampton 大學(xué)的 Michael Koch 等人研制了一種厚 PZT 膜（100μm）驅(qū)動(dòng)的薄膜微型泵[12]，如圖 1.2 所示。他在泵膜上直接加工了壓電薄膜，，最大流量達(dá) 120μl/min，最大背壓為 2kPa。圖1.2 Michael Koch等人研制的有閥壓電泵1999 年，荷蘭的 Sebastian Bohm 在傳統(tǒng)壓電泵的原理、結(jié)構(gòu)和材料的基礎(chǔ)上發(fā)明了采用塑料被動(dòng)閥的微泵，如圖 1.3 所示，在不同類型的驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的情況下進(jìn)行了仿真與測(cè)量[13]。

圖1.1 壓電振子式有閥壓電泵 Southampton 大學(xué)的 Michael Koch 等人研制了一如圖 1.2 所示。他在泵膜上直接加工了壓電薄膜，
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TH38

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 胡笑奇;非回轉(zhuǎn)非容積型無閥壓電泵的動(dòng)力學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 郭宗信;軟質(zhì)錐殼形閥體壓電泵的理論和實(shí)驗(yàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

2 林曉光;螺旋流管無閥壓電泵實(shí)驗(yàn)與研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2678597