機(jī)械泵驅(qū)動兩相流體回路散熱（MPTL）技術(shù)是通過機(jī)械泵驅(qū)動流體工質(zhì)循環(huán)于換熱器之間進(jìn)行相變實現(xiàn)熱量傳輸?shù)募夹g(shù)。作為新型的主動熱控制技術(shù),因其具有良好的傳熱效率以及較高的可靠性,能適應(yīng)空間載荷日益增長的高熱流密度散熱需求,在空間熱管理以及電子元器件溫控領(lǐng)域有著良好的的應(yīng)用前景。本文針對國內(nèi)外有關(guān)應(yīng)用于兩相流體回路泵的開發(fā)相對較少的現(xiàn)狀,設(shè)計了一款磁致伸縮驅(qū)動的隔膜式金屬微泵。通過理論以及仿真分析,得到了整機(jī)的設(shè)計參數(shù)以及優(yōu)化方案,研制樣機(jī)并對其流動性能進(jìn)行了測試,最終搭載微槽道換熱器同時以氨為工質(zhì)進(jìn)行了多溫區(qū)傳熱性能實驗,驗證了其有效性。本文首先對近年來泵流體散熱技術(shù)的背景以及研究進(jìn)展進(jìn)行了調(diào)研和歸納,并對其驅(qū)動方式進(jìn)行分析比較。用于流體回路的泵的驅(qū)動形式多采用旋轉(zhuǎn)動力類,如離心泵及齒輪泵,鮮有關(guān)于往復(fù)位移式的泵用于兩相傳熱回路的報道。在詳細(xì)比較微泵結(jié)構(gòu)形式、材料物性以及驅(qū)動方式的優(yōu)劣基礎(chǔ)上,分析了隔膜振動式微泵用于流體回路的可行性,進(jìn)而確定磁致伸縮驅(qū)動的金屬隔膜泵作為本課題的主要研究對象。超磁致伸縮材料（GMM）在交變磁場中可發(fā)生周期性地應(yīng)變,其變形規(guī)律由壓磁方程決定,該材料配合驅(qū)動線... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
符號說明表
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 泵流體回路特性及研究現(xiàn)狀
    1.3 微型流體泵研究現(xiàn)狀
        1.3.1 常見隔膜式微型泵以及研究進(jìn)展
        1.3.2 本課題隔膜微泵基本結(jié)構(gòu)形式分析
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第二章 磁致伸縮致動器(GMA)的設(shè)計與實驗研究
    2.1 磁致伸縮材料簡介
    2.2 磁致伸縮致動器理論分析以及參數(shù)化設(shè)計
        2.2.1 GMA解析磁路分析
        2.2.2 電磁參數(shù)理論分析以及優(yōu)化依據(jù)
        2.2.3 電磁有限元分析
    2.3 GMA實驗測試以及研究
        2.3.1 致動器測試系統(tǒng)介紹
        2.3.2 通電線圈直流偏置GMA實驗測試
    2.4 永磁體偏置致動器設(shè)計與實驗研究
        2.4.1 基于永磁體提供磁偏置的方案設(shè)計
        2.4.2 永磁體偏置方案的有限元仿真校核
        2.4.3 包含永磁體偏置的GMA實驗測試與分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 金屬隔膜泵的設(shè)計理論與實驗研究
    3.1 微泵設(shè)計理論
        3.1.1 壓縮比
        3.1.2 基于小撓度理論的隔膜變形分析
        3.1.3 微型泵內(nèi)部耦合場分析
    3.2 微型閥門理論分析及設(shè)計
        3.2.1 微型閥門的相關(guān)研究進(jìn)展
        3.2.2 閥門設(shè)計理論
    3.3 微泵參數(shù)設(shè)計及有限元仿真
        3.3.1 隔膜與導(dǎo)桿參數(shù)
        3.3.2 泵腔高度
        3.3.3 閥門結(jié)構(gòu)
    3.4 基于共振系統(tǒng)的微泵優(yōu)化方案
    3.5 本章小結(jié)
第四章 GMA隔膜泵流體驅(qū)動性能的實驗研究
    4.1 實驗測試系統(tǒng)
        4.1.1 測試儀器布局方案
        4.1.2 測試步驟
    4.2 流動特性測試
    4.3 基于共振彈性系統(tǒng)的隔膜泵實驗探究
        4.3.1 隔膜剛度校核測試
        4.3.2 具有不同螺旋臂的彈性連桿的剛度測試
        4.3.3 螺旋臂導(dǎo)桿與鈹青銅隔膜的耦合振動試驗
    4.4 本章小結(jié)
第五章 GMA隔膜泵驅(qū)動流體散熱回路的實驗研究
    5.1 實驗系統(tǒng)介紹
        5.1.1 系統(tǒng)冷源
        5.1.2 蒸發(fā)器
        5.1.3 冷凝器
        5.1.4 氨充裝系統(tǒng)
    5.2 基于乙醇工質(zhì)的單相回路測試以及漏熱標(biāo)定
        5.2.1 系統(tǒng)方案
        5.2.2 實驗測試結(jié)果
        5.2.3 回路漏熱分析
        5.2.4 誤差分析
    5.3 氨工質(zhì)兩相散熱回路實驗研究
        5.3.1 系統(tǒng)方案
        5.3.2 氨回路測試結(jié)果
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 本文主要創(chuàng)新點
    6.3 下一步工作與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微泵驅(qū)動流體回路主動熱控系統(tǒng)在軌測試試驗研究[J]. 曹建光,顧燕萍,陳鋼,孫偉偉,王江,劉岡云.  航天器環(huán)境工程. 2017(04)
[2]高熱流散熱泵驅(qū)兩相流體回路設(shè)計及飛行驗證[J]. 于新剛,徐侃,苗建印,王德偉,趙欣,范含林,菅魯京,張紅星.  宇航學(xué)報. 2017(02)
[3]一種應(yīng)用在航天回路熱控系統(tǒng)上的二氧化碳兩相冷凝器防凍設(shè)計的數(shù)值模擬[J]. 黃臻成,莫冬傳,呂樹申,何振輝.  工程熱物理學(xué)報. 2009(01)
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[7]環(huán)路熱管啟動特性的實驗研究[J]. 張紅星,林貴平,丁汀,邵興國,R.G.Sudakov,Y.F.Maidanik.  中國科學(xué)E輯:工程科學(xué) 材料科學(xué). 2005(01)
[8]基于MEMS的微泵研究進(jìn)展[J]. 王沫然,李志信.  傳感器技術(shù). 2002(06)
[9]超磁致伸縮執(zhí)行器在機(jī)電工程中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J]. 郭東明,楊興,賈振元,武丹.  中國機(jī)械工程. 2001(06)

博士論文
[1]航天熱控用機(jī)械驅(qū)動CO2兩相系統(tǒng)的數(shù)值模擬及控溫特性分析[D]. 黃臻成.中山大學(xué) 2008
[2]航天機(jī)械泵驅(qū)動兩相流冷卻環(huán)路循環(huán)特性的研究[D]. 劉杰.上海交通大學(xué) 2008
[3]基于MEMS技術(shù)的微閥和微泵的設(shè)計與研制[D]. 耿照新.中國科學(xué)院研究生院（電子學(xué)研究所） 2007
[4]大冷量斯特林制冷機(jī)用動磁式直線壓縮機(jī)關(guān)鍵部件及整機(jī)性能研究[D]. 陳楠.上海交通大學(xué) 2007



本文編號：3186705