本文關鍵詞：非對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)動元件的一種新型流體傳送裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、易于微型化等特點,其應用遍及醫(yī)療護理、化學分析、生物工程、機器人、航空航天器以及各種微型機械領域。本文研究的錐形管無閥壓電泵是采用一對收縮管／擴張管與壓電振子共同作用實現(xiàn)流體單向輸送的。這種壓電泵沒有可動閥體,結(jié)構(gòu)更加簡單,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用于一些特殊場合流體的輸送。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,簡稱為非對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,為無閥壓電泵的進一步研究與發(fā)展提供一些理論基礎和試驗依據(jù)。本文主要從以下幾個方面進行了研究： 1、分析了壓電泵的主要驅(qū)動元件—圓形復合壓電振子的工作原理與振動模式。通過對泵用圓形壓電振子在各種驅(qū)動條件下進行變形測試,研究了壓電振子在不同工況下的變形規(guī)律,為壓電泵的設計、制作,以及試驗中驅(qū)動信號的合理選擇提供了依據(jù)。 2、基于流體力學的基本原理,為了對錐形管無閥壓電泵的工作機理進行研究,首先討論了管中液體的流動特性,隨后推導了無閥泵的流量及效率的計算方法。結(jié)論得出收縮管／擴張管流動阻力系數(shù)的比值是決定無閥壓電泵輸出性能的重要因素。由此提出了非對稱錐形管無閥壓電泵的設計思想。 3、建立了非對稱錐形管無閥壓電泵的三維幾何模型,在ICEM CFD軟件中對其進行網(wǎng)格劃分,利用ANSYS CFX流體仿真軟件對錐形管無閥泵內(nèi)流體的流動進行了動態(tài)模擬。經(jīng)過仿真分析,得到了一個周期內(nèi)錐形管無閥泵泵腔內(nèi)流場壓強的分布云圖、速度矢量分布圖以及收縮管與擴張管管口瞬時流量隨時間的變化曲線。通過對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的非對稱錐形管無閥泵進行模擬仿真分析,獲得了非對稱錐形管的錐角比例、流管長度以及小端口尺寸等結(jié)構(gòu)參數(shù)對非對稱錐形管無閥壓電泵輸出性能的影響規(guī)律。 4、根據(jù)試驗方案設計并加工、制作了傳統(tǒng)的錐形管無閥壓電泵樣機和非對稱錐形管無閥壓電泵樣機。通過試驗測試了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下無閥壓電泵的輸出流量。分析試驗測試結(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。將試驗結(jié)果進行對比分析,驗證了非對稱錐形管無閥壓電泵設計思想的可行性。
【關鍵詞】：非對稱錐角 無閥壓電泵 收縮管/擴張管 仿真分析 試驗驗證
【學位授予單位】：浙江師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：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 國外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 國內(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特性分析20-31
• 2.1 壓電材料及壓電效應20-23
• 2.1.1 壓電效應20-21
• 2.1.2 壓電材料21-23
• 2.2 壓電振子的振動分析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 壓電振子的振動模態(tài)25-26
• 2.3 圓形壓電振子的測試研究26-30
• 2.3.1 試驗設備26-27
• 2.3.2 不同波形驅(qū)動電壓對壓電振子變形量影響27-28
• 2.3.3 壓電振子中心點振幅隨頻率的響應曲線28-29
• 2.3.4 壓電振子徑向切面變形曲線測試及泵腔體積變化量的計算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 管中流體的流動阻力33-34
• 3.1.3 錐形管中流體的流動分析34-36
• 3.2 錐形管無閥壓電泵的工作機理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系38-39
• 3.3 非對稱錐形管無閥壓電泵的提出39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 4 非對稱錐形管無閥壓電泵的仿真分析41-57
• 4.1 ANSYS-CFX簡介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定47-48
• 4.3.3 求解及輸出控制48
• 4.4 非對稱錐形管無閥壓電泵的流場仿真分析48-55
• 4.4.1 錐形管無閥泵腔內(nèi)壓強、管口流速與瞬時流量的周期性變化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 非對稱錐形管無閥壓電泵的試驗研究57-69
• 5.1 非對稱錐形管無閥壓電泵泵腔結(jié)構(gòu)設計及試驗設備57-59
• 5.1.1 非對稱錐形管無閥壓電泵結(jié)構(gòu)設計57-58
• 5.1.2 試驗設備58-59
• 5.2 試驗測試59-68
• 5.2.1 錐角比例變化對無閥壓電泵輸出性能的影響59-64
• 5.2.2 錐形流管的長度變化對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71-75
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果75-76
• 致謝76-78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 梁莉;馬旭;張鐵民;;圓環(huán)型壓電蠕動泵的結(jié)構(gòu)設計與仿真[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2012年11期

  本文關鍵詞：非對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：327915