基于數值模擬的三通擴散-收縮管無閥壓電泵設計及性能研究.pdf

1、無閥壓電泵是利用壓電材料的逆壓電效應制成的壓電振子的機械振動實現(xiàn)流體輸送，且泵體中沒有可動閥體，結構簡單，易于加工和微型化，可用作微流體系統(tǒng)的流體驅動部件，在航空航天、醫(yī)療器械、生物基因工程等領域具有廣泛的應用前景。
　　 本文首先對壓電振子和無閥壓電泵的工作原理進行介紹，以擴散/收縮管無閥壓電泵為例，對擴散/收縮管中的流動情況進行理論分析，得到了流管的流動特性；分析泵內的流動情況，得到其流量和容積效率的計算表達式。
　　

2、 針對傳統(tǒng)擴散/收縮管無閥壓電泵容積效率低，流量小，無法滿足小體積大流量應用要求的缺點，本文提出一種新型的三通擴散/收縮管無閥壓電泵，該泵是對傳統(tǒng)擴散/收縮管無閥壓電泵的改進設計。應用數值計算方法對三通擴散/收縮管和傳統(tǒng)擴散/收縮管中流動進行對比，結果表明與傳統(tǒng)擴散/收縮管相比，三通擴散/收縮管反向流阻系數與正向流阻系數比值λ較高，可提高無閥壓電泵的容積效率。利用數值計算方法分析不同雷諾數下三通擴散/收縮管的幾個重要的結構參數(匯流管

3、管口圓角半徑、分流管長度、分流管夾角角度、分流管錐角角度和分流管寬度)對流管流阻的影響，為三通擴散/收縮管的優(yōu)化設計提供參考依據。
　　 壓電泵運行涉及電場、應力場、流場等多個物理場的相互作用，是一個復雜的多場耦合系統(tǒng)?？紤]到壓電泵中的壓電效應和流固耦合，應用大型有限元分析軟件ANSYS對三通擴散/收縮管無閥壓電泵運行過程進行數值模擬，分析驅動電壓對振子的影響及振子變化對泵內三維空間內流體流動的影響，繪制出該泵的流量-背壓曲線并