行波型壓電流體驅動器的研究
發(fā)布時間：2021-02-25 16:33
基于逆壓電效應高頻驅動技術的發(fā)展,無閥壓電泵已經(jīng)被深入研究并實現(xiàn)應用。國內外對無閥壓電泵的研究已經(jīng)取得諸多成績,然而無外置作動器且可實現(xiàn)雙向驅動的壓電泵方興未艾。行波型無閥壓電泵作為一種被新提出的動力式無閥壓電泵結構,利用泵腔邊界作為作動元件,在邊界上激發(fā)固定駐波相疊加,以行波形式驅動流體。這種結構可實現(xiàn)簡化結構、雙向驅動的功能價值。本文提出了這種優(yōu)勢明顯的結構,主要內容概括如下:1.本文創(chuàng)新地提出了這種可無限延長且流量脈動小的無閥壓電泵結構,并給出了泵用壓電振子的設計思路,闡述了通過在上下邊界設置壓電振子對激發(fā)上下邊界分別產(chǎn)生駐波在泵腔內形成沿流道方向的行波型壓力流以驅動液體的原理。2.利用有限元分析軟件ANSYS對壓電振子進行了固有模態(tài)仿真。通過分析其固有振型及對應頻率,得到了三階、四階、五階可用工作振型,并以最簡單的三階振型為例,進行了完整壓電振子的模態(tài)分析和諧響應分析,確定了振子在各階工作模態(tài)下的大致頻率范圍。3.設計并加工了三階、四階、五階行波型無閥壓電泵,利用多普勒激光測振系統(tǒng)對通電狀態(tài)下的壓電振子實物進行了掃頻和定頻實驗。4.進行了行波型壓電泵實際工作情況下最優(yōu)工作頻率的...
【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
錐形流管無閥壓電泵示意圖
圖 1.3 錐形流管無閥壓電泵示意圖 圖 1.4 錐形流管壓電泵樣機國的 Torsten Gerlach 等人于 1995 年設計了四方錐形流管無閥壓電泵，該類型于其 Si 片上采用各向異性濕法刻蝕技術[40 ]，形式如圖 1.5 所示。研究結果表片通入工作電壓頻率為 5kHz 時，壓電泵產(chǎn)生的最大流量可達 300μL/min，整差可達 7kPa，該項工作為無閥壓電微泵的研究打開了新思路。與 Erik Stem泵不同的是，Torsten Gerlach 設計并制造的四方錐形流管無閥壓電泵在泵的相反。在此基礎上，瑞典學者 A. Olsson[41 ]于 1996 年針對流體在流經(jīng)錐形管致壓力降低的現(xiàn)象這一角度深入觀察，獲取了錐形管各個環(huán)節(jié)的壓降系數(shù)，送能力理論值與實驗數(shù)據(jù)值進行對比，研究結果顯示，錐形流管無閥壓電泵決于錐形管的角度。
流管無閥壓電泵示意圖 圖 1.4 錐形流管壓Gerlach 等人于 1995 年設計了四方錐形流管無閥采用各向異性濕法刻蝕技術[40 ]，形式如圖 1.5 所壓頻率為 5kHz 時，壓電泵產(chǎn)生的最大流量可達，該項工作為無閥壓電微泵的研究打開了新思路Torsten Gerlach 設計并制造的四方錐形流管無閥礎上，瑞典學者 A. Olsson[41 ]于 1996 年針對流體現(xiàn)象這一角度深入觀察，獲取了錐形管各個環(huán)節(jié)與實驗數(shù)據(jù)值進行對比，研究結果顯示，錐形流角度。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Principle and Experimental Verification of Caudal-fin-type Piezoelectric-stack Pump with Variable-cross-section Oscillating Vibrator[J]. HU Xiaoqi 1,ZHANG Jianhui1,HUANG Yi1,XIA Qixiao2,HUANG Weiqing1,and ZHAO Chunsheng1 1 State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China 2 College of Mechanical & Electronic Engineering,Beijing Union University,Beijing 100020,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012(01)
[2]仿尾鰭式變截面擺動振子無閥壓電疊堆泵的結構設計[J]. 胡笑奇,張建輝,黃毅,夏齊霄,黃衛(wèi)清. 光學精密工程. 2011(06)
[3]復合彎曲振動壓電換能器及振動分析[J]. 丁少虎,賀西平,李軍. 機械科學與技術. 2010(08)
[4]一種新型壓電式雙向無閥微泵的研制[J]. 王蔚,田麗,鮑志勇,劉曉為,王喜蓮,楊松濤. 傳感技術學報. 2006(05)
[5]壓電泵技術的發(fā)展及其應用[J]. 焦小衛(wèi),黃衛(wèi)清,趙淳生. 微電機(伺服技術). 2005(05)
[6]微流動系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與趨勢[J]. 王立文,高殿榮. 液壓與氣動. 2005(10)
[7]自吸泵研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 呂智君,蘭才有,王福軍. 排灌機械. 2005(03)
[8]泵用兩疊片圓形壓電振子的彎曲振動分析[J]. 闞君武,吳一輝,宣明,楊志剛,吳博達,程光明. 機械工程學報. 2005(01)
[9]壓電泵的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 闞君武,楊志剛,程光明. 光學精密工程. 2002(06)
[10]微流動的研究現(xiàn)狀及影響因素[J]. 凌智勇,丁建寧,楊繼昌,范真,李長生. 江蘇大學學報(自然科學版). 2002(06)
博士論文
[1]非回轉非容積型無閥壓電泵的動力學分析和實驗研究[D]. 胡笑奇.南京航空航天大學 2012
[2]雙振子壓電泵設計理論與結構優(yōu)化技術研究[D]. 孫曉鋒.吉林大學 2009
[3]壓電無閥薄膜微泵多場耦合建模與仿真研究[D]. 崔琦峰.上海交通大學 2009
[4]扁錐腔無閥壓電泵理論與實驗研究[D]. 吳麗萍.吉林大學 2008
[5]主動閥壓電泵的理論與實驗研究[D]. 李鵬.吉林大學 2007
碩士論文
[1]壓電晶片驅動式主動閥壓電泵的研究[D]. 呂剛.吉林大學 2007
[2]壓電泵為動力源的計算機芯片水冷系統(tǒng)研究[D]. 劉九龍.吉林大學 2005
本文編號：3051245
【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
錐形流管無閥壓電泵示意圖
圖 1.3 錐形流管無閥壓電泵示意圖 圖 1.4 錐形流管壓電泵樣機國的 Torsten Gerlach 等人于 1995 年設計了四方錐形流管無閥壓電泵，該類型于其 Si 片上采用各向異性濕法刻蝕技術[40 ]，形式如圖 1.5 所示。研究結果表片通入工作電壓頻率為 5kHz 時，壓電泵產(chǎn)生的最大流量可達 300μL/min，整差可達 7kPa，該項工作為無閥壓電微泵的研究打開了新思路。與 Erik Stem泵不同的是，Torsten Gerlach 設計并制造的四方錐形流管無閥壓電泵在泵的相反。在此基礎上，瑞典學者 A. Olsson[41 ]于 1996 年針對流體在流經(jīng)錐形管致壓力降低的現(xiàn)象這一角度深入觀察，獲取了錐形管各個環(huán)節(jié)的壓降系數(shù)，送能力理論值與實驗數(shù)據(jù)值進行對比，研究結果顯示，錐形流管無閥壓電泵決于錐形管的角度。
流管無閥壓電泵示意圖 圖 1.4 錐形流管壓Gerlach 等人于 1995 年設計了四方錐形流管無閥采用各向異性濕法刻蝕技術[40 ]，形式如圖 1.5 所壓頻率為 5kHz 時，壓電泵產(chǎn)生的最大流量可達，該項工作為無閥壓電微泵的研究打開了新思路Torsten Gerlach 設計并制造的四方錐形流管無閥礎上，瑞典學者 A. Olsson[41 ]于 1996 年針對流體現(xiàn)象這一角度深入觀察，獲取了錐形管各個環(huán)節(jié)與實驗數(shù)據(jù)值進行對比，研究結果顯示，錐形流角度。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Principle and Experimental Verification of Caudal-fin-type Piezoelectric-stack Pump with Variable-cross-section Oscillating Vibrator[J]. HU Xiaoqi 1,ZHANG Jianhui1,HUANG Yi1,XIA Qixiao2,HUANG Weiqing1,and ZHAO Chunsheng1 1 State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China 2 College of Mechanical & Electronic Engineering,Beijing Union University,Beijing 100020,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012(01)
[2]仿尾鰭式變截面擺動振子無閥壓電疊堆泵的結構設計[J]. 胡笑奇,張建輝,黃毅,夏齊霄,黃衛(wèi)清. 光學精密工程. 2011(06)
[3]復合彎曲振動壓電換能器及振動分析[J]. 丁少虎,賀西平,李軍. 機械科學與技術. 2010(08)
[4]一種新型壓電式雙向無閥微泵的研制[J]. 王蔚,田麗,鮑志勇,劉曉為,王喜蓮,楊松濤. 傳感技術學報. 2006(05)
[5]壓電泵技術的發(fā)展及其應用[J]. 焦小衛(wèi),黃衛(wèi)清,趙淳生. 微電機(伺服技術). 2005(05)
[6]微流動系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與趨勢[J]. 王立文,高殿榮. 液壓與氣動. 2005(10)
[7]自吸泵研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 呂智君,蘭才有,王福軍. 排灌機械. 2005(03)
[8]泵用兩疊片圓形壓電振子的彎曲振動分析[J]. 闞君武,吳一輝,宣明,楊志剛,吳博達,程光明. 機械工程學報. 2005(01)
[9]壓電泵的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 闞君武,楊志剛,程光明. 光學精密工程. 2002(06)
[10]微流動的研究現(xiàn)狀及影響因素[J]. 凌智勇,丁建寧,楊繼昌,范真,李長生. 江蘇大學學報(自然科學版). 2002(06)
博士論文
[1]非回轉非容積型無閥壓電泵的動力學分析和實驗研究[D]. 胡笑奇.南京航空航天大學 2012
[2]雙振子壓電泵設計理論與結構優(yōu)化技術研究[D]. 孫曉鋒.吉林大學 2009
[3]壓電無閥薄膜微泵多場耦合建模與仿真研究[D]. 崔琦峰.上海交通大學 2009
[4]扁錐腔無閥壓電泵理論與實驗研究[D]. 吳麗萍.吉林大學 2008
[5]主動閥壓電泵的理論與實驗研究[D]. 李鵬.吉林大學 2007
碩士論文
[1]壓電晶片驅動式主動閥壓電泵的研究[D]. 呂剛.吉林大學 2007
[2]壓電泵為動力源的計算機芯片水冷系統(tǒng)研究[D]. 劉九龍.吉林大學 2005
本文編號：3051245
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