多腔壓電驅(qū)動人工心臟泵的理論及實驗研究.pdf

1、人工心臟泵是利用外部機(jī)械運(yùn)動的方式將血液泵送至身體各組織，全部替代或部分替代心臟功能的一種機(jī)械裝置。壓電泵通過壓電振子的變形，改變泵腔的容積實現(xiàn)對流體的泵送，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)數(shù)字化控制等優(yōu)點。因此，壓電泵是人工心臟泵的重要發(fā)展趨勢之一。
　　采用Y型流道壓電泵的泵送過程具有流動平穩(wěn)，無大范圍湍流的特點。本文提出Y型雙入水流道雙出水流道壓電泵的結(jié)構(gòu)。
　　基于基爾霍夫假設(shè)建立的薄板小撓度理論，令壓電振子的最大動能和最大位

2、能相等，推導(dǎo)出壓電振子變形量的數(shù)值計算公式。在不同的激勵電壓下，壓電振子中心點的位移最大，距中心越遠(yuǎn)變形量越小，總體呈拋物線狀分布，各點的變形量隨著電壓的增大而增大，幾乎呈線性關(guān)系。
　　通過對Y型流道的ANSYS分析，說明流體在流動過程中質(zhì)量力、壓力、粘性力與流體密度、加速度的關(guān)系。分析Y型流道無閥壓電泵能夠?qū)崿F(xiàn)單向流動的原因，分析各處壓力損失系數(shù)與流體密度，平均速度之間的關(guān)系，結(jié)合無閥壓電泵的效率公式，理論說明增加流道數(shù)量可以

3、提高泵送效率。采用精雕加工技術(shù)，用亞克力板材實際加工Y型單入水流道單出水流道壓電泵和Y型雙入水流道雙出水流道壓電泵。設(shè)計流阻規(guī)律實驗，初步證明采用Y型雙入水流道雙出水流道結(jié)構(gòu)的壓電泵效率更高。
　　在100V電壓下，改變激勵電源頻率，測量兩種類型壓電泵的泵送流量，得出隨著頻率的變化，兩種類型的泵流量不斷增加，Y型雙入水流道雙出水流道壓電泵的流量明顯高于Y型單入水流道單出水流道壓電泵的流量，證明采用Y型雙入水流道雙出水流道結(jié)構(gòu)能提高