可压缩腔压电泵的设计及研究

发布时间：2021-05-17 08:26

　　随着科技的发展,压电泵的应用领域对其输出性能的要求逐渐提高,在压电泵体积和功耗不变的情况下,如何提升其输出性能的研究迫在眉睫。目前主要影响压电泵性能的因素有:一是传统的单向阀存在严重的滞后,导致压电泵在高频状态下工作性能不佳,无法发挥压电材料高能量密度的优势;二是由于液体的不可压缩性,导致压电泵进出口负载压力较大,而且传统意义上压电泵无负载缓冲结构,无法减小其负载。针对问题二,本文在压电泵传统结构的基础上做出了改进,提出一种带有可压缩腔的压电泵,其结构改进主要表现在泵腔外部,出入口阀片下方增设两个带有弹性膜片的可压缩腔,在压电泵工作过程中,可压缩腔结构减轻了压电振子的驱动负载,在流体流动中起到了平滑过渡的作用,提高单周期内压电泵的输出流量。总体内容如下:本文选用PZT5型压电陶瓷制作而成的圆形压电振子作为可压缩腔压电泵的驱动元件。选用能量密度较大的矩形波电信号来驱动压电泵。分析讨论压电泵的极限输出压力和极限输出流量。理论分析得出,影响压电振子的主要因素有振子的构造、支撑方式、寿命以及陶瓷和金属基板的材料,当以上因素确定之后,压电振子的位移只与其驱动电压有关,有无可压缩腔对压电振子的输出... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 压电泵研究现状
        1.2.1 压电泵的分类
        1.2.2 国外研究现状
        1.2.3 国内研究现状
    1.3 压电泵的应用
        1.3.1 压电泵在医疗领域的应用
        1.3.2 压电泵在工业领域的应用
    1.4 本文研究的内容及意义
第2章 圆形压电振子振动特性研究
    2.1 压电效应简介
    2.2 压电振子分析
        2.2.1 压电振子的制备
        2.2.2 压电振子驱动电信号选择
    2.3 压电振子理论分析及实验测量
        2.3.1 压电振子位移
        2.3.2 压电振子位移测量
        2.3.3 压电振子等效集中力
    2.4 压电泵的极限性能
        2.4.1 极限输出流量
        2.4.2 极限输出压力
    2.5 本章小结
第3章 影响压电泵性能的主要因素
    3.1 泵腔高度对可压缩腔压电泵性能的影响
    3.2 阀片对可压缩腔压电泵性能的影响
        3.2.1 反向截止性和反向泄漏
        3.2.2 阀片的滞后性
        3.2.3 阀片的种类
        3.2.4 轮式阀的刚度测量及仿真
    3.3 压电泵外部负载对性能的影响
    3.4 本章小结
第4章 压电泵中流体水头损失及可压缩腔的仿真
    4.1 压电泵中流体的流动状态
    4.2 压电泵水头损失
        4.2.1 压电泵沿程水头损失
        4.2.2 压电泵局部水头损失
    4.3 可压缩腔工作原理及设计思路
    4.4 流体流经可压缩腔的流固耦合仿真
        4.4.1 流固耦合简介
        4.4.2 可压缩腔中流体流动仿真
    4.5 本章小结
第5章 带有可压缩腔压电泵实验研究
    5.1 实验样机的制备
    5.2 实验装置
    5.3 可压缩腔压电泵实验性能测试
        5.3.1 有无可压缩腔压电泵性能对比
        5.3.2 可压缩腔压电泵匹配不同刚度轮式阀实验
    5.4 影响可压缩腔压电泵性能的其他因素实验
        5.4.1 可压缩腔高度对压电泵性能影响实验
        5.4.2 弹性膜片厚度对压电泵性能影响实验
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简介
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]双腔并联式无阀压电微泵的设计及制作[J]. 李鑫,闫卫平,徐迎华,陈怡儒.  压电与声光. 2010(04)
[2]微流量传感器及其在压电泵闭环控制中的应用[J]. 杨晓亚,刘亚欣,陈立国,曲东升,荣伟彬.  中北大学学报(自然科学版). 2010(03)
[3]压电泵在CPU芯片液体冷却系统中的应用研究[J]. 彭太江,杨志刚,阚君武.  制冷学报. 2009(03)
[4]浅析中国古老的灌溉工具-桔槔[J]. 葛俊燕.  才智. 2008(03)
[5]一种压电式精密输液微泵的试验研究[J]. 刘国君,程光明,杨志刚.  光学精密工程. 2006(04)
[6]压电泵为动力源的计算机芯片水冷系统研究[J]. 曾平,程光明,刘九龙,孙晓峰.  压电与声光. 2006(04)
[7]集成式计算机芯片水冷系统的研究[J]. 曾平,程光明,刘九龙,杨志刚,郑丽兵.  西安交通大学学报. 2005(11)
[8]新结构药品输送压电泵的泵送特性[J]. 阚君武,杨志刚,唐可洪,程光明.  生物医学工程学杂志. 2004(02)
[9]锥形阀压电薄膜泵的初步研究[J]. 程光明,吴博达,曾平,杨志刚,铃木胜羲,广濑精二.  压电与声光. 1998(05)
[10]流固耦合力学概述[J]. 邢景棠,周盛,崔尔杰.  力学进展. 1997(01)

博士论文
[1]压电泵动力学分析与优化设计[D]. 吴越.吉林大学 2013
[2]轮式阀微型压电泵的设计理论及试验研究[D]. 刘勇.吉林大学 2012
[3]迭片式系列微型压电泵的设计理论及实验研究[D]. 刘国君.吉林大学 2006
[4]梁和薄板的回弹变分原理研究与应用[D]. 陈英杰.燕山大学 2006

硕士论文
[1]双振子气体压电泵结构设计与实验研究[D]. 段浩.吉林大学 2009
[2]压电泵驱动的电脑芯片水冷系统理论与实验研究[D]. 孙晓锋.吉林大学 2005
[3]单振子双腔体压电泵的理论与实验研究[D]. 吴丽萍.吉林大学 2004



本文编号：3191443