液體微小流量的非定常流測量原理與方法的研究.pdf

1、隨著流體系統(tǒng)向微小化方向的發(fā)展，對微小流量進行精確測量的需求越來越多。在醫(yī)療器械、流體元件檢漏、不規(guī)則零件配合公差檢驗、微小流體器件流動特性研究、微小孔徑或毛細管管徑測量和生化防護等領(lǐng)域中，常常要對被測試件的微小流量(每分鐘幾毫升至幾百毫升)進行高精度的測量，一般是在定常流條件下進行微小流量的測量。目前，定常流條件下測量流量時，測量系統(tǒng)必須具備高精度的液體恒壓裝置，這增加了測量系統(tǒng)的復(fù)雜性；再有，常用的流量儀表對于微小流量的測量存在誤差

2、大、儀表自身壓力損失大等問題，難以直接應(yīng)用于微小流量的測量系統(tǒng)中，定常流條件下測量微小流量的原理實質(zhì)上就是“秒表-量杯法”，測量的自動化程度不高、操作復(fù)雜。
　　 針對目前微小流量測量中的上述問題，本文提出了一種用非定常流等效定常流測量微小流量的原理及其實現(xiàn)方法。
　　 基于流體力學(xué)非定常流伯努利積分理論，建立了圓角薄壁小孔、銳緣薄壁小孔和細長圓管等三種典型微小流道自由出流時，非定常流等效定常流測量應(yīng)滿足的水頭適用條件；

3、得出了典型微小流道中非恒定水頭的非線性微分方程，分析了非定常流等效定常流測量的理論誤差，并實驗驗證了理論分析的正確性?；诜嵌ǔＡ鞯刃ФǔＡ鳒y量微小流量的原理，成功研制出了一種人工機械心臟瓣膜返流量測量裝置并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；針對靜脈輸液針的通流檢測試驗，設(shè)計出了多段標定的非定常流流量測量裝置；針對水壓軸向柱塞泵中配流盤摩擦副的間隙檢測，設(shè)計出了通過測量間隙泄漏流量確定摩擦副間隙的測量裝置。
　　 論文的主要內(nèi)容：
　　 第1

4、章，闡述了本課題的研究意義和目的，概述了微小流量測量的研究現(xiàn)狀和發(fā)展狀況，現(xiàn)有方法存在的問題，概述了本文的主要研究內(nèi)容。
　　 第2章，在定常流條件下，建立了圓角薄壁小孔、銳緣薄壁小孔和細長圓管等三種典型微小流道自由出流的流動模型，基于流體力學(xué)定常流伯努利方程，推導(dǎo)出了典型微小流道出流的流量計算公式。根據(jù)微小流量測量的特點，分別設(shè)計了靜態(tài)質(zhì)量法、靜態(tài)容積法、動態(tài)質(zhì)量法和動態(tài)容積法測量裝置，并指出了定常流條件下微小流量測量存在的問

5、題。
　　 第3章，提出了用非定常流等效定常流測量微小流量的原理，在非定常流條件下，建立了典型微小流道自由出流的流動模型，基于非定常流伯努利積分，推導(dǎo)出了非定常水頭下典型微小流道出流的流量計算公式，由此建立了非定常流等效定常流測量微小流量時，測量裝置應(yīng)滿足的水頭適用條件，并求解分析了理論誤差。
　　 第4章，建立了微小流量的非定常流測量實驗裝置，對標準流量塊進行了非定常流條件下的實際流量測量，該測量結(jié)果與定常流條件下的實

6、際測量結(jié)果進行了對比，得出“實測的誤差隨著被試件過流斷面面積a與測量容器過流斷面面積A的比值a/A朋增大而增大”的結(jié)論，驗證了理論分析的正確性。對測量的誤差來源做了分析，提出了理論誤差的補償方法，第5章，介紹了人工機械心臟瓣膜返流量的非定常流測量裝置研制過程，對本文提出的微小流量非定常流等效定常流的測量原理進行實際應(yīng)用和驗證。
　　 第6章，針對靜脈輸液針的通流檢測試驗，設(shè)計出了多段標定的非定常流流量測量裝置；針對水壓軸向柱塞泵

7、中配流盤摩擦副的間隙檢測，設(shè)計出了通過測量間隙泄漏流量確定摩擦副間隙的測量裝置。
　　 最后，總結(jié)了本論文的研究工作和結(jié)論，展望了未來的研究工作。
　　 本文的主要創(chuàng)新點概括如下：
　　 (1)提出了用非定常流等效定常流測量微小流量的原理及其實現(xiàn)方法，為微小流量的測量方法及測量裝置的設(shè)計提供了新的思路。
　　 (2)基于流體力學(xué)非定常流伯努利積分原理，得出了非定常流等效定常流測量微小流量的面積適用條件和水