由于壓電泵具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、無電磁干擾、輸出特性易于控制等諸多優(yōu)點,并且可在較低的驅(qū)動電壓下獲得較好的輸出能力,是微流體系統(tǒng)關(guān)鍵部件之一,廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、生物基因工程等領(lǐng)域。壓電泵不是傳統(tǒng)泵的微型化,而是一個復(fù)雜的多物理因素耦合系統(tǒng),因為其形狀、尺寸、流體的流動特性等對泵的性能均有很大的影響。隨著微流體技術(shù)的不斷發(fā)展,小體積、大流量的壓電泵成為主要的研究方向之一,為此,本文提出了單振子雙腔體V型管無閥壓電泵模型,為了探討該泵內(nèi)部流動規(guī)律,本文具體的研究工作主要有以下幾個方面： 1、簡要地概述了基于微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)的微型泵,對壓電泵的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景進(jìn)行了歸納總結(jié)。 2、介紹了微尺度流動的基礎(chǔ)理論,對微泵內(nèi)部的流動特性進(jìn)行了理論分析。 3、基于壓電基礎(chǔ)理論知識,利用有限元分析軟件ANSYS對圓形雙晶片壓電振子進(jìn)行振動分析和疲勞分析,找到了影響壓電振子疲勞壽命的相關(guān)因素,利用Miner法則判斷壓電振子是否滿足強(qiáng)度要求,預(yù)測其疲勞壽命,并和單晶片壓電振子進(jìn)行了相應(yīng)地比較。分析討論了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)以及材料參數(shù)對壓電振子疲勞性能的影響,為改進(jìn)壓電振子結(jié)構(gòu)提高其抗疲勞性能提...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 壓電泵簡介
        1.2.1 壓電泵的特點
        1.2.2 壓電泵的分類
        1.2.3 壓電泵的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進(jìn)展
    1.3 壓電泵的發(fā)展趨勢
        1.3.1 目前存在的問題
        1.3.2 壓電泵的研究方向
        1.3.3 壓電泵的應(yīng)用前景
    1.4 本文研究的內(nèi)容和意義
        1.4.1 研究的主要內(nèi)容
        1.4.2 研究的意義
第二章 微尺度流動理論
    2.1 微尺度劃分
    2.2 連續(xù)性假設(shè)
    2.3 微尺度流體特性
    2.4 微尺度流態(tài)分析
    2.5 微泵內(nèi)部流體的流動分析
        2.5.1 微泵內(nèi)部流體模型
        2.5.2 微泵內(nèi)部流體控制方程
    2.6 本章小結(jié)
第三章 泵用雙晶片壓電振子有限元分析
    3.1 壓電振子理論
        3.1.1 壓電效應(yīng)
        3.1.2 壓電材料
        3.1.3 壓電振子
        3.1.4 壓電方程
        3.1.5 Rayleigh-Ritz法求解
    3.2 疲勞分析理論
        3.2.1 疲勞基礎(chǔ)理論
        3.2.2 疲勞特性曲線(S-N曲線)
    3.3 雙晶片壓電振子結(jié)構(gòu)
        3.3.1 壓電振子結(jié)構(gòu)及絕緣處理
        3.3.2 壓電振子振動模式
        3.3.3 壓電振子支撐方式
        3.3.4 壓電振子引線方式
    3.4 雙晶片壓電振子有限元分析
        3.4.1 壓電振子振動分析
        3.4.2 壓電振子疲勞分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 單振子雙腔體V型管無閥壓電泵內(nèi)部流場數(shù)值分析
    4.1 數(shù)學(xué)模型
        4.1.1 單振子雙腔體V型管無閥壓電泵結(jié)構(gòu)
        4.1.2 幾何模型的建立
        4.1.3 邊界條件的設(shè)置
        4.1.4 控制方程及湍流模型
    4.2 動網(wǎng)格技術(shù)及UDF編程
        4.2.1 動網(wǎng)格技術(shù)理論
        4.2.2 動網(wǎng)格邊界運動
        4.2.3 UDF編程
    4.3 計算流程及網(wǎng)格劃分
        4.3.1 計算流程
        4.3.2 網(wǎng)格劃分
    4.4 壓電泵內(nèi)部流場的數(shù)值分析
        4.4.1 單振子雙腔體壓電泵的工作原理
        4.4.2 壓電泵內(nèi)部流場動態(tài)特征分析
        4.4.3 壓電泵內(nèi)部流場的特性分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 壓電泵內(nèi)部流動的空化研究
    5.1 空化模型
        5.1.1 空化理論
        5.1.2 控制方程
        5.1.3 壓電泵產(chǎn)生空化的原因
        5.1.4 邊界條件的設(shè)置
    5.2 壓電泵空化的數(shù)值分析
        5.2.1 空化的數(shù)值模擬
        5.2.2 頻率的影響及分析
    5.3 空化的影響以及解決措施
    5.4 本章小結(jié)
第六章 工作總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表論文情況



本文編號：3848817