多腔压电驱动人工心脏泵的理论及实验研究

发布时间：2017-05-04 21:07

  本文关键词：多腔压电驱动人工心脏泵的理论及实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：人工心脏泵是利用外部机械运动的方式将血液泵送至身体各组织,全部替代或部分替代心脏功能的一种机械装置。压电泵通过压电振子的变形,改变泵腔的容积实现对流体的泵送,具有结构简单、易于实现数字化控制等优点。因此,压电泵是人工心脏泵的重要发展趋势之一。采用Y型流道压电泵的泵送过程具有流动平稳,无大范围湍流的特点。本文提出Y型双入水流道双出水流道压电泵的结构。基于基尔霍夫假设建立的薄板小挠度理论,令压电振子的最大动能和最大位能相等,推导出压电振子变形量的数值计算公式。在不同的激励电压下,压电振子中心点的位移最大,距中心越远变形量越小,总体呈抛物线状分布,各点的变形量随着电压的增大而增大,几乎呈线性关系。通过对Y型流道的ANSYS分析,说明流体在流动过程中质量力、压力、粘性力与流体密度、加速度的关系。分析Y型流道无阀压电泵能够实现单向流动的原因,分析各处压力损失系数与流体密度,平均速度之间的关系,结合无阀压电泵的效率公式,理论说明增加流道数量可以提高泵送效率。采用精雕加工技术,用亚克力板材实际加工Y型单入水流道单出水流道压电泵和Y型双入水流道双出水流道压电泵。设计流阻规律实验,初步证明采用Y型双入水流道双出水流道结构的压电泵效率更高。在100V电压下,改变激励电源频率,测量两种类型压电泵的泵送流量,得出随着频率的变化,两种类型的泵流量不断增加,Y型双入水流道双出水流道压电泵的流量明显高于Y型单入水流道单出水流道压电泵的流量,证明采用Y型双入水流道双出水流道结构能提高泵流量。
【关键词】：Y型流道 无阀压电泵 压电振子
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH38
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-17
• 1.1 引言7-8
• 1.2 压电泵的分类及研究现状8-15
• 1.2.1 压电泵的分类8-13
• 1.2.2 国内外相关研究状况13-15
• 1.3 论文研究意义及内容15-17
• 1.3.1 研究意义15
• 1.3.2 论文研究内容15-17
• 第二章 压电驱动的基本理论17-33
• 2.1 压电效应与逆压电效应17-18
• 2.2 压电材料及相关性能参数18-22
• 2.2.1 压电材料18-19
• 2.2.2 压电材料的性能参数19-22
• 2.3 复合圆形压电振子及其振动分析的数学模型22-31
• 2.3.1 复合圆形压电振子结构22-23
• 2.3.2 压电振子的振动模态分析23-25
• 2.3.3 压电振子的振动模型建立25-26
• 2.3.4 压电振子的振动特性分析26-31
• 2.4 本章小结31-33
• 第三章 Y型流道特性分析及新型结构压电泵的设计33-42
• 3.1 Y型流道流体力学分析33-35
• 3.1.1 流体流动状态的判别33
• 3.1.2 流体流动状态方程33-35
• 3.2 Y型流道无阀压电泵单向流动原理35-36
• 3.3 Y型双入水流道双出水流道结构提高效率的原因分析36-39
• 3.4 Y型双入水流道双出水流道结构压电泵的设计与制作39-41
• 3.4.1 Y型双入水流道双出水流道结构压电泵的设计39-40
• 3.4.2 Y型流道压电泵的制作40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 压电泵实验42-49
• 4.1 压电振子性能实验42-45
• 4.2 流阻规律实验45-46
• 4.3 两种结构泵的流量对比实验46-47
• 4.4 本章小结47-49
• 第五章 论文总结与展望49-50
• 5.1 论文总结49
• 5.2 论文展望49-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-54
• 作者简介54
• 攻读硕士学位期间研究成果54-55

【参考文献】

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本文编号：345792