發(fā)布時(shí)間：2018-10-24 22:06

【摘要】：流阻差型無(wú)閥壓電泵因內(nèi)部不含有活動(dòng)部件閥體,也不含有機(jī)械結(jié)構(gòu)之外的其他部件。故具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活、可靠性強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、噪音小、成本低等特點(diǎn),近年得以快速的發(fā)展和進(jìn)步,并在微小型精密流體傳輸及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。目前研發(fā)的流阻差型無(wú)閥壓電泵多以錐形流管和Tesla流管為主,一般只能作為傳輸流體。單一的結(jié)構(gòu)形式和功能,使得應(yīng)用領(lǐng)域受限,達(dá)到廣泛的實(shí)用化、商品化具有一定的距離。為此,加強(qiáng)流阻差型無(wú)閥壓電泵的研發(fā)力度,加速無(wú)閥壓電泵的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,將會(huì)有力的促進(jìn)我國(guó)生物技術(shù)、精細(xì)化工以及極大規(guī)模集成電路等相關(guān)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本課題在國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(No.51075201)和國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃項(xiàng)目(No.91223201)的資助下,以流阻差型無(wú)閥壓電泵為研究對(duì)象,開(kāi)展了新形式的流阻差型無(wú)閥壓電泵的驅(qū)動(dòng)機(jī)理、等效電路模型、性能仿真、泵性能試驗(yàn)等方面的研究。本論文提出了4種流阻差型無(wú)閥壓電泵,以滿足生物醫(yī)學(xué)、精細(xì)化工和電子芯片散熱等領(lǐng)域?qū)α黧w傳輸系統(tǒng)集成化、多樣化的需求,拓展無(wú)閥壓電泵的應(yīng)用領(lǐng)域,提高無(wú)閥壓電泵的實(shí)用性。同時(shí),通過(guò)對(duì)4種壓電泵的研究,驗(yàn)證流阻差型無(wú)閥壓電泵等效電路模型的可靠性和準(zhǔn)確性,為該類型無(wú)閥壓電泵的設(shè)計(jì)提供新的指導(dǎo)方法。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:1、提出了一種按照壓電泵的結(jié)構(gòu)形式和工作原理分類方法,對(duì)現(xiàn)有的壓電泵進(jìn)行了具體的分類;系統(tǒng)的分析了國(guó)內(nèi)外無(wú)閥壓電泵研究的歷程及應(yīng)用,并明確提出了本課題的流阻差型無(wú)閥壓電泵的具體結(jié)構(gòu)形式與應(yīng)用目標(biāo)。2、進(jìn)行了壓電泵能量傳遞分析,得出了各類壓電泵所共同遵循的能量傳遞規(guī)律;由此,對(duì)壓電陶瓷的各個(gè)性能指標(biāo)及其誘發(fā)彈性體應(yīng)變機(jī)制、流管流阻特性、流阻差型無(wú)閥壓電泵的工作機(jī)理等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié);進(jìn)而解釋了壓電振子的工作原理和流阻差型流管作為無(wú)活動(dòng)部件閥體的形成機(jī)理,說(shuō)明了流阻差型無(wú)閥壓電泵的流動(dòng)特性。3、建立了基于修正的流阻差型無(wú)閥壓電泵動(dòng)力學(xué)模型及利用相似系統(tǒng)原理中的類比分析方法,并考慮了流阻差型流管所引起的非線性流阻因素的流阻差型無(wú)閥壓電泵的等效電路模型,更加直觀系統(tǒng)地解釋了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)于泵流量的影響;同時(shí),使流路參數(shù)與電路參數(shù)直接掛鉤,可以增加直觀性與對(duì)比性,減小分析難度,提高分析效率,為新型流阻差型無(wú)閥壓電泵的設(shè)計(jì)提供了有效的分析方法。4、提出了一種變截面“Y”型結(jié)構(gòu)的流阻差型流管,并以此流管為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)并設(shè)計(jì)了變截面“Y”型流管無(wú)閥壓電泵;分析了變截面“Y”型流管無(wú)閥壓電泵的工作原理,通過(guò)對(duì)流管和泵的流場(chǎng)分析,確定了流管的流阻差值對(duì)泵流量的影響關(guān)系式;將該泵的流量試驗(yàn)結(jié)果與等效電路模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了流阻差型無(wú)閥壓電泵等效電路模型的有效性與可靠性,進(jìn)而為這一類無(wú)閥壓電泵的設(shè)計(jì)提供了簡(jiǎn)便的方法。5、提出了“Y”型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)流管,并以此流管為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)并設(shè)計(jì)了兩種“Y”型多級(jí)分叉流管無(wú)閥壓電泵;分析了流管與泵的工作原理,為功能多樣化流阻差型無(wú)閥壓電泵的設(shè)計(jì)提供了新思路;同時(shí),這種思路可推廣運(yùn)用到其他類型的壓電泵;利用該兩種泵的試驗(yàn)結(jié)果,進(jìn)一步對(duì)流阻差型無(wú)閥壓電泵等效電路模型的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證,為模型的完善提出了應(yīng)采取的措施。6、確定了“Y”型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)流管具有分形特性,并建立了泵流量與流管直徑分布分形維數(shù)間的變化關(guān)系;通過(guò)對(duì)流管及泵的流場(chǎng)模擬分析及實(shí)驗(yàn)研究,得到了流管結(jié)構(gòu)與泵輸出之間的變化規(guī)律,為該類流阻差型無(wú)閥壓電泵在電子芯片散熱領(lǐng)域的應(yīng)用提供了重要理論支撐。本課題在國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(No.51075201)“感應(yīng)流體在螺旋線內(nèi)行進(jìn)哥氏力變化的微陀螺原理及應(yīng)用研究”和國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃項(xiàng)目(No.91223201)“大行程納米級(jí)精度多自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究”的資助下完成。本人所呈交的學(xué)位論文,是在南京航空航天大學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室精密驅(qū)動(dòng)國(guó)防重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH38

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2292697