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无阀微泵稳态与非稳态性能的数值仿真

发布时间:2018-01-27 07:14

  本文关键词: 无阀微泵 稳态 非稳态 总压损失 压强损失 整流效率 非稳态滞后特性 计算流体动力学 出处:《浙江大学》2012年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:微泵中流体的流动特性对微泵的性能有着非常重大的影响。本文针对目前稳态与非稳态情况下微泵研究的误区和空白,利用理论分析和数值模拟方法,开展了关于扩张管/收缩管内流体流动特性方面的研究工作。主要包括以下几个部分的内容: 1.根据能量耗散和压强降低原理分别研究了扩张管/收缩管无阀微泵所处低雷诺数层流情况下的总压损失和压强损失特性。并利用有限元软件进行了仿真模拟。仿真结果显示,低雷诺数层流情况下扩张管/收缩管组件各部分的总压损失均不可忽略。总损失系数随扩张角和压差的增大而减小。压差较低时大扩张角微泵具有较佳整流效率,压差较高时小扩张角微泵具有较佳整流效率。 2.通过有限元仿真模拟研究了扩张管/收缩管组件中流体的非稳态滞后特性对微泵流量的影响以及影响微泵非稳态整流效率的相关参数。研究发现扩张管/收缩管组件中速度波形的变化相对于速度的滞后越大,流量的变化相对于压强滞后越小则越有利于流量的提升。微泵的最佳非稳态整流效率随压差幅值的增大而增大,且压差幅值越大微泵的最佳非稳态整流效率所对应的驱动频率也越大。
[Abstract]:The flow characteristics of the fluid in the micropump have a great influence on the performance of the micro-pump. In this paper, the theoretical analysis and numerical simulation method are used to solve the misunderstanding and blank in the research of the micro-pump under the steady and non-steady state. Research work on fluid flow characteristics in expansion / contraction tubes has been carried out. The main contents are as follows: 1. According to the principle of energy dissipation and pressure reduction, the characteristics of total pressure loss and pressure loss under low Reynolds number laminar flow in a valveless expansion / contraction tube micropump are studied, and the simulation model is carried out by using finite element software. Simulation results show that. Under the condition of low Reynolds number laminar flow, the total pressure loss of each part of the expansion tube / contraction tube assembly can not be ignored. The total loss coefficient decreases with the increase of the expansion angle and the pressure difference. When the pressure difference is low, the large expansion angle micro-pump has better rectifying efficiency. . When the pressure difference is high, the micro-pump with small expansion angle has better rectifying efficiency. 2. The influence of the unsteady hysteresis characteristics of the fluid in the expansion tube / contraction tube assembly on the flow rate of the micropump and the related parameters affecting the unsteady rectifying efficiency of the micro-pump are studied by finite element simulation. The variation of the velocity waveform in the contraction tube assembly is larger than the lag of the velocity. The smaller the pressure lag is, the better the flow rate is. The optimal unsteady rectifying efficiency of the micro-pump increases with the increase of the pressure difference amplitude. The larger the pressure difference, the larger the driving frequency of the optimal unsteady rectifying efficiency.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH38

【参考文献】

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本文编号:1467925

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