具有微混合功能的多級Y型流管無閥壓電泵存在著輸出流量與振子帶載能力不平衡的問題。為此,提出了一種非對稱分叉流管無閥壓電泵。首先,理論分析了該無閥壓電泵輸出流量與流管流阻間的關(guān)系;其次,利用有限元軟件數(shù)值計算了多級Y型流管的流阻特性;最后,采用光固化快速成型技術(shù)加工了樣機,并進(jìn)行了泵特性試驗和振子振動測試。試驗結(jié)果表明:在峰峰值200V正弦波交流電驅(qū)動下,該壓電泵的流量、揚程和壓電振子的振幅都隨驅(qū)動頻率增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;當(dāng)驅(qū)動頻率為31Hz時,最大流量為4g/min;驅(qū)動頻率為38Hz時,最大揚程為40.5mmH₂O。在試驗施加電壓范圍內(nèi),該泵的輸出性能與驅(qū)動電壓呈正相關(guān)性。本研究驗證了非對稱流道樹型無閥壓電泵的可行性,為非對稱無閥壓電泵在微流道滴灌和微混合等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了參考。

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【部分圖文】：

圖4壓電泵流動原理示意圖

在壓電振子一個振動周期內(nèi)，壓電泵將分別經(jīng)歷吸程和排程兩個過程。因壓電振子為微幅振動，所以泵腔內(nèi)液體介質(zhì)壓縮性可忽略，即密度ρ可視為不變。壓電泵外界壓力為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則泵腔與多級Y型流管端面A和錐形流管端面B之間的壓力差ΔP相同。為便于理解與說明，下列涉及物理量中，下標(biāo)“Y”表....

圖5多級Y型流管有限元模型及網(wǎng)格質(zhì)量

對多級Y型流管進(jìn)行建模并網(wǎng)格劃分，通過ANSYSCFX對其進(jìn)行計算，以分析流管分流、合流的流阻大小。表1所示為流管的結(jié)構(gòu)參數(shù)，圖5所示為流管的有限元模型。整個模型采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)量為9.34×104，網(wǎng)格質(zhì)量為0.5（無量綱）。不考慮換熱情況，所選用的流體介質(zhì)為不可壓縮的....

圖7試驗樣機模型

利用光固化快速成型技術(shù)加工制作了非對稱流管無閥壓電泵樣機，如圖7所示。泵腔直徑為20mm，深度為1.5mm，錐形流管結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2所示。壓電振子的金屬基底為鈹青銅，直徑為27mm，其性能參數(shù)如表3所示。圖8所示為非對稱流管無閥壓電泵的泵性能試驗照片。信號發(fā)生器為定制，功率放大器....

圖8壓電泵性能試驗照片

圖9所示為非對稱流管無閥壓電泵的流量、振幅隨驅(qū)動頻率變化曲線。由圖9可以看出，壓電泵的輸出流量和振子中心點振幅都隨著驅(qū)動頻率的增加呈先增大后減小的趨勢。驅(qū)動頻率為31Hz時，壓電泵輸出流量達(dá)到最大，為4g/min；驅(qū)動頻率為32Hz時，振子中心點的單峰振幅達(dá)到最大，為23.75....

本文編號：3921624