發(fā)布時間：2018-10-24 22:06

【摘要】：流阻差型無閥壓電泵因內(nèi)部不含有活動部件閥體,也不含有機械結(jié)構(gòu)之外的其他部件。故具有結(jié)構(gòu)簡單靈活、可靠性強、壽命長、噪音小、成本低等特點,近年得以快速的發(fā)展和進步,并在微小型精密流體傳輸及驅(qū)動系統(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,達到廣泛的實用化、商品化具有一定的距離。為此,加強流阻差型無閥壓電泵的研發(fā)力度,加速無閥壓電泵的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,將會有力的促進我國生物技術(shù)、精細化工以及極大規(guī)模集成電路等相關(guān)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本課題在國家自然科學(xué)基金面上項目(No.51075201)和國家自然科學(xué)基金重大研究計劃項目(No.91223201)的資助下,以流阻差型無閥壓電泵為研究對象,開展了新形式的流阻差型無閥壓電泵的驅(qū)動機理、等效電路模型、性能仿真、泵性能試驗等方面的研究。本論文提出了4種流阻差型無閥壓電泵,以滿足生物醫(yī)學(xué)、精細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,拓展無閥壓電泵的應(yīng)用領(lǐng)域,提高無閥壓電泵的實用性。同時,通過對4種壓電泵的研究,驗證流阻差型無閥壓電泵等效電路模型的可靠性和準確性,為該類型無閥壓電泵的設(shè)計提供新的指導(dǎo)方法。本論文的主要研究內(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,對現(xiàn)有的壓電泵進行了具體的分類;系統(tǒng)的分析了國內(nèi)外無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閥壓電泵的具體結(jié)構(gòu)形式與應(yīng)用目標。2、進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,對壓電陶瓷的各個性能指標及其誘發(fā)彈性體應(yīng)變機制、流管流阻特性、流阻差型無閥壓電泵的工作機理等關(guān)鍵問題進行了系統(tǒng)的總結(jié);進而解釋了壓電振子的工作原理和流阻差型流管作為無活動部件閥體的形成機理,說明了流阻差型無閥壓電泵的流動特性。3、建立了基于修正的流阻差型無閥壓電泵動力學(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)對于泵流量的影響;同時,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比性,減小分析難度,提高分析效率,為新型流阻差型無閥壓電泵的設(shè)計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)開發(fā)并設(shè)計了變截面“Y”型流管無閥壓電泵;分析了變截面“Y”型流管無閥壓電泵的工作原理,通過對流管和泵的流場分析,確定了流管的流阻差值對泵流量的影響關(guān)系式;將該泵的流量試驗結(jié)果與等效電路模型計算結(jié)果進行了對比,驗證了流阻差型無閥壓電泵等效電路模型的有效性與可靠性,進而為這一類無閥壓電泵的設(shè)計提供了簡便的方法。5、提出了“Y”型拓撲結(jié)構(gòu)流管,并以此流管為基礎(chǔ)開發(fā)并設(shè)計了兩種“Y”型多級分叉流管無閥壓電泵;分析了流管與泵的工作原理,為功能多樣化流阻差型無閥壓電泵的設(shè)計提供了新思路;同時,這種思路可推廣運用到其他類型的壓電泵;利用該兩種泵的試驗結(jié)果,進一步對流阻差型無閥壓電泵等效電路模型的可靠性進行了驗證,為模型的完善提出了應(yīng)采取的措施。6、確定了“Y”型拓撲結(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;通過對流管及泵的流場模擬分析及實驗研究,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。本課題在國家自然科學(xué)基金面上項目(No.51075201)“感應(yīng)流體在螺旋線內(nèi)行進哥氏力變化的微陀螺原理及應(yīng)用研究”和國家自然科學(xué)基金重大研究計劃項目(No.91223201)“大行程納米級精度多自由度運動系統(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)機械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國家重點實驗室精密驅(qū)動國防重點實驗室完成。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH38

【參考文獻】

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2 張建輝;黎毅力;夏齊霄;路計莊;;“Y”形流管無閥壓電泵振動分析及泵流量計算[J];光學(xué)精密工程;2007年06期

3 夏齊霄;張建輝;雷紅;王守印;成偉;;非對稱群峰結(jié)構(gòu)無閥壓電泵的理論分析(英文)[J];光學(xué)精密工程;2008年12期

4 闞君武,吳一輝,宣明,楊志剛,吳博達,程光明;泵用兩疊片圓形壓電振子的彎曲振動分析[J];機械工程學(xué)報;2005年01期

5 魯立君;吳健康;;無閥壓電微流體泵工作特性與結(jié)構(gòu)參數(shù)[J];機械工程學(xué)報;2008年11期

6 曾平,程光明,劉九龍,楊志剛,鄭麗兵;集成式計算機芯片水冷系統(tǒng)的研究[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;2005年11期

7 曾平,劉國君,楊志剛,程光明;球閥式壓電薄膜泵的初步研究[J];壓電與聲光;2005年02期

8 趙強;崔大付;王利;王海寧;劉長春;;無閥壓電微泵的動態(tài)特性研究[J];壓電與聲光;2005年06期

9 王皓;姚漢民;杜春雷;;一種基于慣性動量作用的微壓電泵[J];壓電與聲光;2006年01期

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1 成偉;非對稱坡面腔底無閥壓電泵試驗與研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

2 白恒君;壓電螺桿泵的設(shè)計與研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2007年

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本文編號：2292697