本文關(guān)鍵詞：非對(duì)稱錐形管無閥壓電泵的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：壓電泵是采用壓電材料作為驅(qū)動(dòng)元件的一種新型流體傳送裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、易于微型化等特點(diǎn),其應(yīng)用遍及醫(yī)療護(hù)理、化學(xué)分析、生物工程、機(jī)器人、航空航天器以及各種微型機(jī)械領(lǐng)域。本文研究的錐形管無閥壓電泵是采用一對(duì)收縮管／擴(kuò)張管與壓電振子共同作用實(shí)現(xiàn)流體單向輸送的。這種壓電泵沒有可動(dòng)閥體,結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單,工作頻率較高,特別適用于輸送含有懸浮顆粒的混合物流體,這使得壓電泵可以應(yīng)用于一些特殊場(chǎng)合流體的輸送。但是存在輸出流量小,輸出壓力低的問題。本文在傳統(tǒng)的錐形管無閥壓電泵的基礎(chǔ)上,提出了在泵腔兩端配置不同角度錐形管的無閥壓電泵,簡(jiǎn)稱為非對(duì)稱錐形管無閥壓電泵,有效地提升了錐形管無閥壓電泵的輸出性能,為無閥壓電泵的進(jìn)一步研究與發(fā)展提供一些理論基礎(chǔ)和試驗(yàn)依據(jù)。本文主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究： 1、分析了壓電泵的主要驅(qū)動(dòng)元件—圓形復(fù)合壓電振子的工作原理與振動(dòng)模式。通過對(duì)泵用圓形壓電振子在各種驅(qū)動(dòng)條件下進(jìn)行變形測(cè)試,研究了壓電振子在不同工況下的變形規(guī)律,為壓電泵的設(shè)計(jì)、制作,以及試驗(yàn)中驅(qū)動(dòng)信號(hào)的合理選擇提供了依據(jù)。 2、基于流體力學(xué)的基本原理,為了對(duì)錐形管無閥壓電泵的工作機(jī)理進(jìn)行研究,首先討論了管中液體的流動(dòng)特性,隨后推導(dǎo)了無閥泵的流量及效率的計(jì)算方法。結(jié)論得出收縮管／擴(kuò)張管流動(dòng)阻力系數(shù)的比值是決定無閥壓電泵輸出性能的重要因素。由此提出了非對(duì)稱錐形管無閥壓電泵的設(shè)計(jì)思想。 3、建立了非對(duì)稱錐形管無閥壓電泵的三維幾何模型,在ICEM CFD軟件中對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分,利用ANSYS CFX流體仿真軟件對(duì)錐形管無閥泵內(nèi)流體的流動(dòng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬。經(jīng)過仿真分析,得到了一個(gè)周期內(nèi)錐形管無閥泵泵腔內(nèi)流場(chǎng)壓強(qiáng)的分布云圖、速度矢量分布圖以及收縮管與擴(kuò)張管管口瞬時(shí)流量隨時(shí)間的變化曲線。通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的非對(duì)稱錐形管無閥泵進(jìn)行模擬仿真分析,獲得了非對(duì)稱錐形管的錐角比例、流管長(zhǎng)度以及小端口尺寸等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)非對(duì)稱錐形管無閥壓電泵輸出性能的影響規(guī)律。 4、根據(jù)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)并加工、制作了傳統(tǒng)的錐形管無閥壓電泵樣機(jī)和非對(duì)稱錐形管無閥壓電泵樣機(jī)。通過試驗(yàn)測(cè)試了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下無閥壓電泵的輸出流量。分析試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果,得出輸出流量與不同結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的規(guī)律曲線。將試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證了非對(duì)稱錐形管無閥壓電泵設(shè)計(jì)思想的可行性。
【關(guān)鍵詞】：非對(duì)稱錐角 無閥壓電泵 收縮管/擴(kuò)張管 仿真分析 試驗(yàn)驗(yàn)證
【學(xué)位授予單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH38
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• 1 緒論11-20
• 1.1 引言11-12
• 1.2 壓電泵的研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容18-20
• 2 圓形壓電振子的振動(dòng)特性分析20-31
• 2.1 壓電材料及壓電效應(yīng)20-23
• 2.1.1 壓電效應(yīng)20-21
• 2.1.2 壓電材料21-23
• 2.2 壓電振子的振動(dòng)分析23-26
• 2.2.1 壓電材料的參數(shù)23-24
• 2.2.2 壓電方程24-25
• 2.2.3 壓電振子的振動(dòng)模態(tài)25-26
• 2.3 圓形壓電振子的測(cè)試研究26-30
• 2.3.1 試驗(yàn)設(shè)備26-27
• 2.3.2 不同波形驅(qū)動(dòng)電壓對(duì)壓電振子變形量影響27-28
• 2.3.3 壓電振子中心點(diǎn)振幅隨頻率的響應(yīng)曲線28-29
• 2.3.4 壓電振子徑向切面變形曲線測(cè)試及泵腔體積變化量的計(jì)算29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 3 錐形管無閥壓電泵的工作原理31-41
• 3.1 錐形管中流體的流動(dòng)特性分析31-36
• 3.1.1 管中流體的層流與紊流31-33
• 3.1.2 管中流體的流動(dòng)阻力33-34
• 3.1.3 錐形管中流體的流動(dòng)分析34-36
• 3.2 錐形管無閥壓電泵的工作機(jī)理36-39
• 3.2.1 無閥泵的工作過程36-37
• 3.2.2 無閥壓電泵的流量及效率公式37-38
• 3.2.3 無閥壓電泵的效率與錐角的關(guān)系38-39
• 3.3 非對(duì)稱錐形管無閥壓電泵的提出39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 4 非對(duì)稱錐形管無閥壓電泵的仿真分析41-57
• 4.1 ANSYS-CFX簡(jiǎn)介41-42
• 4.1.1 CFX的基本結(jié)構(gòu)和功能41-42
• 4.1.2 CFX求解問題的步驟42
• 4.2 非對(duì)稱錐形管無閥壓電泵仿真模型的建立及網(wǎng)格劃分42-46
• 4.2.1 幾何模型的建立43
• 4.2.2 網(wǎng)格劃分43-46
• 4.3 ANSYS CFX中錐形管無閥泵仿真模型的設(shè)定46-48
• 4.3.1 流體物理性質(zhì)及模擬類型46-47
• 4.3.2 邊界條件及初始條件的設(shè)定47-48
• 4.3.3 求解及輸出控制48
• 4.4 非對(duì)稱錐形管無閥壓電泵的流場(chǎng)仿真分析48-55
• 4.4.1 錐形管無閥泵腔內(nèi)壓強(qiáng)、管口流速與瞬時(shí)流量的周期性變化49-53
• 4.4.2 不同錐角比例的無閥壓電泵的仿真分析53-54
• 4.4.3 不同長(zhǎng)度流管的無閥壓電泵的仿真分析54-55
• 4.4.4 不同最小口徑的無閥壓電泵腔的仿真分析55
• 4.5 本章小結(jié)55-57
• 5 非對(duì)稱錐形管無閥壓電泵的試驗(yàn)研究57-69
• 5.1 非對(duì)稱錐形管無閥壓電泵泵腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)設(shè)備57-59
• 5.1.1 非對(duì)稱錐形管無閥壓電泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)57-58
• 5.1.2 試驗(yàn)設(shè)備58-59
• 5.2 試驗(yàn)測(cè)試59-68
• 5.2.1 錐角比例變化對(duì)無閥壓電泵輸出性能的影響59-64
• 5.2.2 錐形流管的長(zhǎng)度變化對(duì)無閥泵輸出性能的影響64-67
• 5.2.3 錐形流管小端口尺寸變化對(duì)無閥泵輸出性能的影響67-68
• 5.3 本章小結(jié)68-69
• 6 結(jié)論與展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果75-76
• 致謝76-78

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 梁莉;馬旭;張鐵民;;圓環(huán)型壓電蠕動(dòng)泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2012年11期

  本文關(guān)鍵詞：非對(duì)稱錐形管無閥壓電泵的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：327915