本文關鍵詞：動壓懸浮式微型泵的設計及優(yōu)化

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【摘要】：微型泵的研究近幾十年來得到國內外的廣泛關注。微型泵一般指特征尺度小于50mm的泵。由于具有小巧輕質的特點，微型泵在航天領域及醫(yī)療領域等有非常重要的應用。本文基于動壓懸浮的支撐結構，提出了三種微型泵的設計方案，通過數(shù)值模擬、理論分析對微型泵水力性能及動壓支撐性能進行了研究。 本文以血液泵為應用背景，根據(jù)人體心臟血液輸送要求的流量和揚程，對微型泵進行了水力設計。以水力設計確定的葉輪和壓水室為基礎，提出了三種微型泵的整體設計方案。泵整體采用電磁驅動，電機轉子與葉輪為一體式結構（稱為葉輪轉子）。當微型泵正常運轉時，葉輪轉子通過液體動壓支撐，，懸浮于泵體內。為了有助于泵的啟動，三個設計方案均采用了單點輔助支撐。因此，本文設計的微型泵具有尺寸小、結構簡潔、內部摩擦小等優(yōu)點。 通過對微型泵三維全流道的定常和非定常的數(shù)值模擬，獲得了三種設計方案下泵內的流場信息。結果表明，三種設計方案的水力性能均達到血液泵的基本要求。在設計流量為8L/min的情況下，揚程均高于血液泵所要求的1.5m水柱。吸入管內的支架結構與旋轉的葉輪產生動靜干涉，通過比較發(fā)現(xiàn)支架結構與葉輪進口處的距離會對水力性能產生微小的影響；支架結構距離葉輪進口越遠，對內部流動影響越小。所以，在滿足整體尺寸要求的前提下，可適當增加支架結構與葉輪進口的距離。 運用浸沒固體（immersed solid）的數(shù)值模擬方法，對微型泵中葉輪轉子與泵體之間的間隙流道進行流動分析，得到了液體動壓支撐性能與轉軸偏心距、轉速、主流道流量的關系。結果表明：轉軸偏心距越大、轉速越大、主流道流量越大，則液體動壓支撐能力越好；軸向電機與徑向電機相比，在泵尺寸和驅動功率相同的前提下，徑向電機的內部結構更有利于增大液膜面積，提供較大的支撐力。微型泵間隙流動的研究可為未來微型泵液體動壓支撐的設計提供參考。
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH38

【參考文獻】

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本文編號：1198629