魚尾式無閥壓電泵的研究.pdf

1、壓電泵是一種流體力學(xué)原理和壓電技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的新型的泵。相對于傳統(tǒng)的泵,壓電泵的集成度更高,結(jié)構(gòu)簡單,流量控制精確并且電磁污染較小。近年來,無閥壓電泵的研究與開發(fā)真可謂是方興未艾,新進展也是此起彼伏。研究者為實現(xiàn)體積更小、結(jié)構(gòu)更簡單、輸出更強的MEMS領(lǐng)域應(yīng)用的目標(biāo)正在進行著不懈的努力。利用仿生原理而提出的既不屬于容積形也不屬于回轉(zhuǎn)形的仿魚尾擺動式無閥壓電泵,是同絕大多數(shù)研究者所關(guān)注的魚尾擺動魚游向前方的游動特點進行了反向思維的結(jié)果。

2、倘若魚靜止而魚尾仍持續(xù)擺動則水將流向魚的后方,此時魚尾擺動就事實上實現(xiàn)了無閥泵的功能。這樣就為無閥壓電泵的研究開辟了嶄新的空間。
　　 本研究提出了仿魚尾擺動式無閥壓電泵,并設(shè)計了長度變化的矩形壓電振子和傾角變化的梯形壓電振子。首先,依據(jù)擺動振子與流體之間的相互作用對這兩種形狀的壓電振子進行了流體動力學(xué)原理解析,得到了驅(qū)動頻率與泵流量之間的關(guān)系式;然后,分別對矩形和梯形振子進行了一階、二階擺動振子在空氣中和在水中的有限元數(shù)值模擬

3、計算。在驅(qū)動電壓為250V,振子在一階彎振平均最大振幅約為0.9mm,二階彎振的平均最大振幅約為0.22mm;并且對矩形和梯形的壓電振子進行了基于Fluent的流體仿真計算,得到了兩組振子工作在一階和二階彎振時泵腔內(nèi)的流場分布和流量曲線。同時進行了矩形和梯形壓電振子的多普勒激光測振儀的測振測試;最后,進行了不同驅(qū)動頻率下的仿魚尾擺動式無閥壓電泵泵流量試驗,得到在250V驅(qū)動電壓下,擺動振子在一階彎振的平均最人振幅約為0.90mm,泵流量