非对称分叉流管无阀压电泵的设计及试验

发布时间：2024-03-07 19:24

　　具有微混合功能的多级Y型流管无阀压电泵存在着输出流量与振子带载能力不平衡的问题。为此,提出了一种非对称分叉流管无阀压电泵。首先,理论分析了该无阀压电泵输出流量与流管流阻间的关系;其次,利用有限元软件数值计算了多级Y型流管的流阻特性;最后,采用光固化快速成型技术加工了样机,并进行了泵特性试验和振子振动测试。试验结果表明:在峰峰值200V正弦波交流电驱动下,该压电泵的流量、扬程和压电振子的振幅都随驱动频率增加呈现先增大后减小的趋势;当驱动频率为31Hz时,最大流量为4g/min;驱动频率为38Hz时,最大扬程为40.5mmH₂O。在试验施加电压范围内,该泵的输出性能与驱动电压呈正相关性。本研究验证了非对称流道树型无阀压电泵的可行性,为非对称无阀压电泵在微流道滴灌和微混合等领域的应用提供了参考。

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【部分图文】：

图4压电泵流动原理示意图

在压电振子一个振动周期内，压电泵将分别经历吸程和排程两个过程。因压电振子为微幅振动，所以泵腔内液体介质压缩性可忽略，即密度ρ可视为不变。压电泵外界压力为一个标准大气压，则泵腔与多级Y型流管端面A和锥形流管端面B之间的压力差ΔP相同。为便于理解与说明，下列涉及物理量中，下标“Y”表....

图5多级Y型流管有限元模型及网格质量

对多级Y型流管进行建模并网格划分，通过ANSYSCFX对其进行计算，以分析流管分流、合流的流阻大小。表1所示为流管的结构参数，图5所示为流管的有限元模型。整个模型采用结构化网格，网格数量为9.34×104，网格质量为0.5（无量纲）。不考虑换热情况，所选用的流体介质为不可压缩的....

图7试验样机模型

利用光固化快速成型技术加工制作了非对称流管无阀压电泵样机，如图7所示。泵腔直径为20mm，深度为1.5mm，锥形流管结构参数如表2所示。压电振子的金属基底为铍青铜，直径为27mm，其性能参数如表3所示。图8所示为非对称流管无阀压电泵的泵性能试验照片。信号发生器为定制，功率放大器....

图8压电泵性能试验照片

图9所示为非对称流管无阀压电泵的流量、振幅随驱动频率变化曲线。由图9可以看出，压电泵的输出流量和振子中心点振幅都随着驱动频率的增加呈先增大后减小的趋势。驱动频率为31Hz时，压电泵输出流量达到最大，为4g/min；驱动频率为32Hz时，振子中心点的单峰振幅达到最大，为23.75....

本文编号：3921624