非对称波纹腔底无阀压电泵的研究

摘要

本文首先提出了一种新型的非对称波纹腔底无阀压电泵，这种泵巧妙地利用了泵腔内部的空间，将泵腔底部沿吸入口和排出口垂直方向设计成非对称波纹形状，非对称波纹形腔底与压电振子之间形成非对称交替排列的一组锥形流道(或称为楔形流道)，替代了传统锥形流管无阀压电泵中安装在泵腔之外的锥形流管，使流体产生单向流动。 然后对该无阀压电泵进行了一系列研究，该研究以非对称波纹腔底的置换作为整个研究的出发点，对这种新概念的压电泵进行了结构设计与制造的研究，并深入分析了其工作性能，泵内流体流动的动力学性能，为非对称波纹腔底无阀压电泵的微型化与产业化提供了理论依据。 通过设计一组非对称波纹腔底嵌块，实现非对称波纹腔底嵌块的一侧倾角从20度到60度的连续改变。用该泵的样机和一组非对称波纹腔底嵌块进行了一系列流量实验。在理论分析的基础上给出了该泵的流量公式。对泵腔内的流场流动状况进行了计算流体动力学研究，模拟了在实验条件下泵腔内流场内速度分布等情况。 与其它无阀泵相比，非对称波纹腔底无阀压电泵具有可以易改变流量，节省泵外部空间和缩小泵体积的特点，所以该泵更适合于微小型化，尤其适合于微机电系统(MEMS)．随着泵体结构与设计的优化与完善，该泵将会有更加广阔应用前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状

1.3压电泵的分类

1.3.1有阀压电泵

1.3.2无阀压电泵

1.3.3压电超声泵

1.4压电泵的技术展望与应用前景

1.5本文主要研究内容

1.6本章小结

第2章非对称波纹腔底无阀压电泵的设计与制作

2.1非对称波纹腔底无阀压电泵的结构

2.2非对称波纹腔底嵌块的结构

2.3本章小结

第3章非对称波纹腔底无阀压电泵理论分析

3.1压电振子的结构和工作原理

3.2压电振子的振动与泵腔容积变化的关系

3.3非对称波纹腔底无阀压电泵泵腔内液体流动的理论分析(一)

3.4非对称波纹腔底无阀压电泵泵腔内液体流动的理论分析(二)

3.5本章小结

第4章非对称波纹腔底无阀压电泵的实验与讨论

4.1非对称波纹腔底无阀压电泵的实验

4.2实验结果和理论计算的对比与分析

4.3本章小结

第5章非对称波纹腔底无阀压电泵的计算流体动力学研究

5.1非对称波纹腔底无阀压电泵内流场分布的研究方法

5.1.1计算流体动力学仿真

5.1.2非对称波纹腔底无阀压电泵的流动原理

5.1.3非对称波纹腔底无阀压电泵内的流场分布类型

5.2流动方程与边界条件

5.2.1流动方程

5.2.2边界与定解条件

5.3数值方法

5.4非对称波纹腔底无阀压电泵流场分布的研究结果

5.4.1排程泵腔内流场分布情况

5.4.2吸程泵腔内流场分布情况

5.5分析

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读工学硕士学位期间所发表的学术论文

致谢