非零迎流角半球缺群无阀泵流场及流量特性

摘要

理论研究了以半球缺群作为无移动部件阀的无阀压电泵的液体输送和混合搅拌功能,针对半球缺群迎流角的变化对该压电泵的泵送性能及混合搅拌效果的影响进行了仿真分析与试验验证.围绕迎流角θ在0°≤θ≤90°的变化,建立多组有限元模型,模拟了半球缺群迎流角变化引起的速度场、压强差、阻力系数及仿真流量的变化规律,并进行了试验验证.结果表明,0°≤θ≤45°时,仿真流量随θ的增加而增加;45°＜θ≤90°时,仿真流量随θ的增加而减小;θ≈45°时取得最大流量96.13 mL/min.此外,研究显示旋涡的大小及强度具有与仿真流量相同的变化趋势.泵流量试验验证了仿真研究及其结果的正确性:在θ≈45°时,试验流量达到67.90 mL/min;0°＜θ≤360°时,试验流量与仿真流量的变化趋势一致,并且θ在一个周期的变化中泵流量及旋涡强度出现2次正向最大值和2次反向最大值.本研究为优化无阀压电泵的泵送性能和混合功能奠定了基础.