本文關(guān)鍵詞： 壓電泵 多入口 液體混合 雙晶片壓電振子　出處：《吉林大學》2012年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：壓電泵是一種新型流體輸送裝置，具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易于控制、成本低廉等優(yōu)點，在航空航天、醫(yī)療制藥、生物工程、化學分析、微型機械電子等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文深入分析了國內(nèi)外壓電泵的研究現(xiàn)狀和液體混合裝置研究現(xiàn)狀，設(shè)計了多入口壓電泵結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用于液體的混合。研究多入口壓電泵的工作原理并進行仿真分析，研制多入口壓電泵樣機并進行試驗測試。本文的主要研究內(nèi)容如下： 1．提出一種新型液體混合裝置 在總結(jié)壓電泵研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出通過增加單腔體有閥壓電泵的入口個數(shù)來提高壓電泵的輸出性能，并將多入口壓電泵應(yīng)用于液體的混合，在壓電泵腔體內(nèi)部實現(xiàn)液體混合，成為一種新的液體混合裝置。 2．圓形雙晶片壓電振子仿真分析與試驗研究 壓電振子是壓電泵的核心部件，本文結(jié)合壓電振子的分類和特點以及多入口壓電泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，確定圓形雙晶片壓電振子為多入口壓電泵的驅(qū)動元件，并確定其結(jié)構(gòu)尺寸。應(yīng)用ANSYS軟件對圓形雙晶片壓電振子建模仿真，通過模態(tài)分析，獲得了圓形雙晶片壓電振子各階模態(tài)振型及其對應(yīng)的固有頻率值，選擇一階振動模態(tài)作為多入口壓電泵壓電振子的振型。對圓形雙晶片壓電振子進行試驗測試，分析不同波形驅(qū)動信號對壓電振子變形情況的影響；分析壓電振子中心點位移隨驅(qū)動電壓和驅(qū)動頻率的變化規(guī)律。 3．多入口壓電泵結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真分析 提出通過增加單腔體有閥壓電泵的入口個數(shù)來提高壓電泵的輸出性能并可以實現(xiàn)多種液體混合后的輸出的多入口壓電泵。選擇傘形閥作為單向截止閥，設(shè)計單入口、雙入口、三入口和四入口壓電泵結(jié)構(gòu)，并分析它們的結(jié)構(gòu)特點和工作原理。應(yīng)用Gambit軟件建立了雙入口壓電泵的二維計算模型，應(yīng)用Fluent軟件對雙入口壓電泵腔體內(nèi)部流動液體的速度分布和壓力分布進行模擬仿真，分析層流狀態(tài)/湍流狀態(tài)下雙入口壓電泵的腔內(nèi)壓力分布和速度分布。 4．多入口壓電泵輸出性能試驗研究 搭建壓電泵試驗測試系統(tǒng)，制作多入口壓電泵工作樣機。采用理論與試驗相結(jié)合的方法分析入/出流孔位置及面積、腔體高度等結(jié)構(gòu)參數(shù)對雙入口壓電泵輸出性能的影響，并確定雙入口壓電泵的結(jié)構(gòu)尺寸。試驗測試單入口、雙入口、三入口和四入口壓電泵隨驅(qū)動電壓和驅(qū)動頻率變化時的輸出性能，通過對比分析試驗曲線，得出入口個數(shù)對壓電泵輸出性能的影響規(guī)律：對于出口在壓電振子中心的壓電泵，適當增加入口個數(shù)可以提高壓電泵的輸出性能。 5．多入口壓電泵液體混合試驗研究 將多入口壓電泵應(yīng)用于液體的混合，主要研究影響多入口壓電泵液體混合比例的因素。采用不同顏色水溶液對多入口壓電泵各入口吸入量和總的泵出量進行試驗研究，獲得混合比例隨驅(qū)動頻率的變化規(guī)律，得出驅(qū)動頻率是影響多入口壓電泵混合比例的因素之一。采用對比試驗的方法研究驅(qū)動頻率影響混合比例的原因，得出壓電振子兩側(cè)振動性能不對稱是主要原因，兩入口傘形閥截止性能不相同是次要原因。利用甘油水溶液構(gòu)造出不同粘度液體，對雙入口壓電泵兩入口通入不同粘度液體進行試驗研究，分析液體粘度差對混合比例的影響。改變雙入口壓電泵兩側(cè)入口的入流孔直徑進行試驗研究，，分析過流面積對混合比例的影響。
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【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TH38

【參考文獻】

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本文編號：1526199