魚(yú)尾式無(wú)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(duì)于傳統(tǒng)的泵,壓電泵的集成度更高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,流量控制精確并且電磁污染較小。近年來(lái),無(wú)閥壓電泵的研究與開(kāi)發(fā)真可謂是方興未艾,新進(jìn)展也是此起彼伏。研究者為實(shí)現(xiàn)體積更小、結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、輸出更強(qiáng)的MEMS領(lǐng)域應(yīng)用的目標(biāo)正在進(jìn)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(yú)尾擺動(dòng)式無(wú)閥壓電泵,是同絕大多數(shù)研究者所關(guān)注的魚(yú)尾擺動(dòng)魚(yú)游向前方的游動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行了反向思維的結(jié)果。

2、倘若魚(yú)靜止而魚(yú)尾仍持續(xù)擺動(dòng)則水將流向魚(yú)的后方,此時(shí)魚(yú)尾擺動(dòng)就事實(shí)上實(shí)現(xiàn)了無(wú)閥泵的功能。這樣就為無(wú)閥壓電泵的研究開(kāi)辟了嶄新的空間。
　　 本研究提出了仿魚(yú)尾擺動(dòng)式無(wú)閥壓電泵,并設(shè)計(jì)了長(zhǎng)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(dòng)振子與流體之間的相互作用對(duì)這兩種形狀的壓電振子進(jìn)行了流體動(dòng)力學(xué)原理解析,得到了驅(qū)動(dòng)頻率與泵流量之間的關(guān)系式;然后,分別對(duì)矩形和梯形振子進(jìn)行了一階、二階擺動(dòng)振子在空氣中和在水中的有限元數(shù)值模擬

3、計(jì)算。在驅(qū)動(dòng)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(duì)矩形和梯形的壓電振子進(jìn)行了基于Fluent的流體仿真計(jì)算,得到了兩組振子工作在一階和二階彎振時(shí)泵腔內(nèi)的流場(chǎng)分布和流量曲線。同時(shí)進(jìn)行了矩形和梯形壓電振子的多普勒激光測(cè)振儀的測(cè)振測(cè)試;最后,進(jìn)行了不同驅(qū)動(dòng)頻率下的仿魚(yú)尾擺動(dòng)式無(wú)閥壓電泵泵流量試驗(yàn),得到在250V驅(qū)動(dòng)電壓下,擺動(dòng)振子在一階彎振的平均最人振幅約為0.90mm,泵流量