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刚柔结构仿尾鳍压电双晶片无阀泵的实验研究

振动．测试与诊断 2015年第3期35卷 476-480,590页

作者：胡笑奇方雅敏张蕊华叶晓平陈小元吕永昌丽水学院工程与设计学院丽水323000 南京航空航天大学机械结构力学与控制国家重点实验室南京210016

利用结构的摆动振动驱动流体单向流动,和传统的利用结构的不对称性形成泵功能的无阀流体驱动原理相比,具有更易于微小型化、效率高、流动脉动小、无回流等优势,而仿尾鳍振子端部的柔性尾鳍结构是高效泵水的关键部件。首先,通过无流量的... 详细信息

利用结构的摆动振动驱动流体单向流动,和传统的利用结构的不对称性形成泵功能的无阀流体驱动原理相比,具有更易于微小型化、效率高、流动脉动小、无回流等优势,而仿尾鳍振子端部的柔性尾鳍结构是高效泵水的关键部件。首先,通过无流量的压差测量法测得了柔性尾长在2~18mm范围内压差峰值随频率的变化关系;其次,利用激光多普勒测振仪测得了摆动振子在水中的振动模态,与压差实验结果进行了对比分析,确定了压差峰值与振子振型的对应关系;最后,通过对振子的分解,讨论了柔性尾鳍与振子主体部分的耦合关系,解释了最佳工作振型在振子主体部分二阶弯振附近波动的现象。结果表明：摆动振子工作在近似无限水域中,前3阶弯振均可测得压差;柔性尾长为4mm和6mm时,压差达到最大值55mm;不同柔性尾长的摆动振子取得最大压差时的工作频率,在无柔性尾鳍振子的二阶弯振模态频率附近波动。

关键词：压电双晶片尾鳍结构无阀泵弱耦合

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非零迎流角半球缺群无阀泵流场及流量特性

光学精密工程 2015年第9期23卷 2605-2612页

作者：胡彩旗吴殿亮纪晶胡笑奇青岛农业大学机电工程学院山东青岛266109 丽水学院工程与设计学院浙江丽水323000

理论研究了以半球缺群作为无移动部件阀的无阀压电泵的液体输送和混合搅拌功能,针对半球缺群迎流角的变化对该压电泵的泵送性能及混合搅拌效果的影响进行了仿真分析与试验验证。围绕迎流角θ在0°≤θ≤90°的变化,建立多组有限元模型,... 详细信息

理论研究了以半球缺群作为无移动部件阀的无阀压电泵的液体输送和混合搅拌功能,针对半球缺群迎流角的变化对该压电泵的泵送性能及混合搅拌效果的影响进行了仿真分析与试验验证。围绕迎流角θ在0°≤θ≤90°的变化,建立多组有限元模型,模拟了半球缺群迎流角变化引起的速度场、压强差、阻力系数及仿真流量的变化规律,并进行了试验验证。结果表明,0°≤θ≤45°时,仿真流量随θ的增加而增加;45°泵流量试验验证了仿真研究及其结果的正确性:在θ≈45°时,试验流量达到67.90mL/min;0°泵流量及旋涡强度出现2次正向最大值和2次反向最大值。本研究为优化无阀压电泵的泵送性能和混合功能奠定了基础。

关键词：半球缺群无阀泵压电泵迎流角流阻差泵流量混合搅拌

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仿尾鳍压电双晶片无阀泵的模拟与试验

振动．测试与诊断 2011年第2期31卷 193-197,266页

作者：胡笑奇张建辉黄毅南京航空航天大学精密驱动研究所南京210016

通过模仿金枪鱼的鱼体结构,将泵振子的摆动端设计成柔性小翼,使得振子摆动更接近于真实鱼尾的摆动。数值计算及激光扫频试验表明,压电层合结构悬臂梁的1阶振型机电转换效果最差,2阶和3阶的均能获得较好的机电转换效果。分析了振子在水... 详细信息

通过模仿金枪鱼的鱼体结构,将泵振子的摆动端设计成柔性小翼,使得振子摆动更接近于真实鱼尾的摆动。数值计算及激光扫频试验表明,压电层合结构悬臂梁的1阶振型机电转换效果最差,2阶和3阶的均能获得较好的机电转换效果。分析了振子在水中振动的固有频率和振型,并通过激光多普勒测振仪对振子的振动做了测振试验,数值计算得到的振型和激光扫频试验结果相一致。2阶和3阶的固有频率仿真结果和激光扫频结果分别相差1.6%和0.3%。研制了泵的样机并测量了激励电压在60 V时泵的流量。振子工作在2阶振型时,谐振频率为740 Hz,泵的流量为266 mL/min。振子工作在3阶振型时,谐振频率为1 280 Hz,泵的流量为105 mL/min。在相同电压激励下,泵的最大流量较同类型泵提高了160%。

关键词：压电双晶片尾鳍无阀泵 ANSYS仿真

Micro-DPIV技术在微型无阀泵瞬变流场检测中的应用

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自然科学进展 2005年第3期15卷 336-342页

作者：傅新谢海波杨华勇浙江大学流体传动及控制国家重点实验室杭州310027

通过添加荧光显微装置,改进照明光源以及示踪粒子的选型等措施解决Micro-DPIV技术的关键问题,针对微流体特征尺度小、精度要求高的特点,讨论了跨帧技术及基于互相关原理的速度矢量识别算法,以微型无阀泵出口锥管内周期瞬变流场为检测目... 详细信息

通过添加荧光显微装置,改进照明光源以及示踪粒子的选型等措施解决Micro-DPIV技术的关键问题,针对微流体特征尺度小、精度要求高的特点,讨论了跨帧技术及基于互相关原理的速度矢量识别算法,以微型无阀泵出口锥管内周期瞬变流场为检测目标,通过周期间隔采样技术解决了高频流场的拍摄问题,并获得了1-6 Hz驱动频率下的周期流场分布,通过分析确立了5Hz频率为微泵的最佳工作状态,并对其流场进行了详细描述.

关键词： Micro-DPIV技术无阀泵瞬变流场检测技术荧光显微装置

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磁控形状记忆合金执行器驱动的无阀泵的研究

磁控形状记忆合金执行器驱动的无阀泵的研究

作者：葛超沈阳工业大学

学位级别：硕士

在现代工业中，对体积小、重量轻和高力能密度运动及位置控制直线执行器的要求越来越高。现在，越来越多的功能材料可以用于产生机械运动，利用新型功能材料制造各种执行机构的研究受到人们的广泛关注。磁控形状记忆合金（MSMA）是近年... 详细信息

在现代工业中，对体积小、重量轻和高力能密度运动及位置控制直线执行器的要求越来越高。现在，越来越多的功能材料可以用于产生机械运动，利用新型功能材料制造各种执行机构的研究受到人们的广泛关注。磁控形状记忆合金（MSMA）是近年来发现的一种新型的功能材料，不仅变形率大，易于控制，动态响应速度高，而且功率密度大和机电能量转换效率高，有望成为新一代智能驱动器和传感器的关键材料。本文首先分析了MSMA的晶体结构和变形机理，给出了MSMA的相变温度和工作温度区间。对MSMA材料的静态特性和动态特性进行了系统的分析，给出了MSMA的变形与温度、外加磁场及预压力之间的关系，为MSMA在执行器中的应用提供了理论基础。其次，本文研究了磁控形状记忆合金的逆效应，即MSMA在外力作用下的磁特性变化。自行设计并制作了一台实验装置，对MSMA材料的传感器特性进行了初步的实验研究。实验结果表明，MSMA作为一种新型的智能材料，可以用于位置、速度或者加速度传感器的制作中。最后，设计了一种差动式MSMA执行器驱动的无阀泵系统。差动式MSMA执行器可以减小励磁功率、消除温度影响和提高工作频率和输出力。本文详细论述了差动式MSMA执行器驱动的无阀泵的结构和运行原理，设计并制作了一台差动式MSMA执行器驱动的无阀泵实验样机，对实验样机进行了磁场和流场有限元分析，并进行了初步的实验研究。分析和实验结果验证了差动式MSMA执行器驱动的无阀泵的可行性。

关键词：磁控形状记忆合金传感器特性差动式执行器无阀泵

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声控无阀压电喷流泵

光学精密工程 2008年第4期16卷 651-655页

作者：吴丽萍杨志刚程光明吴银柱长春工程学院吉林长春130012 吉林大学机械科学与工程学院吉林长春130025

提出了一种声控无阀压电喷流泵,利用声控电路控制压电泵开启、关闭并控制其喷流状态,实现了无需信号发生器而直接驱动压电泵工作。阐述了声控电路设计结构和工作机理,设计并加工了声控振荡电路和声控开关电路板,并与无阀压电喷流泵匹配... 详细信息

提出了一种声控无阀压电喷流泵,利用声控电路控制压电泵开启、关闭并控制其喷流状态,实现了无需信号发生器而直接驱动压电泵工作。阐述了声控电路设计结构和工作机理,设计并加工了声控振荡电路和声控开关电路板,并与无阀压电喷流泵匹配进行了系统调试。实验结果表明:压电泵喷流状态随外界声音频率、振幅变化而变化,声音频率越高、振幅越大,压电泵喷流高度增高,出水量增大;当声音频率与压电泵基频产生共振时,压电泵达到最佳喷流效果。

关键词：声控电路无阀泵压电喷流泵实验测试

压电锥形流管无阀泵的研究──振动解析及泵体容积变化量

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压电与声光 1999年第6期21卷 457-460页

作者：张建辉王守印杨东平日本山形大学工学部中国科学院长春光机所长春130022 吉林工业大学长春130022

压电锥形流管无间泵是容积型往复式泵的一种新形式，其动力源振动子的振动与活塞式的振动截然不同。文章着重分析了这种泵的振动及泵体容积变化量，同时用实验证明了理论分析的正确性。为进一步分析压电锥形流管无间泵流动原理打下了基础。

关键词：压电陶瓷锥形流管泵振动解析无阀泵

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平板式无阀压电流体泵的初步研究

压电与声光 2001年第4期23卷 256-258页

作者：吴博达李军程光明杨志刚冯树龙曾平吉林大学机械工程学院长春130025

介绍了一种新型平板式无阀压电泵 ,给出了此种无阀压电泵的基本结构。通过对所制样机的测试分析 ,认为决定这种无阀压电泵性能的因素主要有锥形角度、工作频率和驱动电压等。锥形角在 5°～ 12°之间 ,工作在19Hz下 ,所制作的压电泵具... 详细信息

介绍了一种新型平板式无阀压电泵 ,给出了此种无阀压电泵的基本结构。通过对所制样机的测试分析 ,认为决定这种无阀压电泵性能的因素主要有锥形角度、工作频率和驱动电压等。锥形角在 5°～ 12°之间 ,工作在19Hz下 ,所制作的压电泵具有较佳的工作性能 ,当锥形角为 11.3°,工作频率为 19Hz,驱动电压为 12 0 V时 ,泵的进、出水口处的压力差为 2 3 5 .2 Pa。

关键词：无阀泵无阀压电泵微机械收缩管扩张管流体泵

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非对称分叉流管无阀压电泵的设计及试验

振动．测试与诊断 2020年第6期40卷 1178-1183,1236页

作者：田鹏黄俊施卫东江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013 南通大学机械工程学院南通226019

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... 详细信息

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。

关键词：压电泵无阀泵 Y型流管非对称