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南京航空航天大学学报 2019年第4期51卷 493-502页

作者：章敏张召明陈尹南京航空航天大学航空学院南京210016

通过定性定量实验手段研究了以水为单介质流体的某农用喷雾器喷嘴出口流场。首先采用单反相机常规拍摄方法,记录了喷雾压力在50~4 000 Pa范围内的喷嘴出口流场,发现了随着喷雾压力增大,喷嘴出口射流的形状经历了形成液泡到液泡破裂的过... 详细信息

通过定性定量实验手段研究了以水为单介质流体的某农用喷雾器喷嘴出口流场。首先采用单反相机常规拍摄方法,记录了喷雾压力在50~4 000 Pa范围内的喷嘴出口流场,发现了随着喷雾压力增大,喷嘴出口射流的形状经历了形成液泡到液泡破裂的过程,以及射流发展及最终稳定过程。然后通过PIV测速技术对喷雾压力在1 000~4 000 Pa范围内的喷嘴出口流场进行了定量测量实验研究,获得了在纵向截面上,喷嘴出口速度随喷雾压力增大而增大,且在中心线上的速度随着离喷口距离的增加均呈现振荡衰减的变化规律。在同一位置横向截面上,随着喷雾压力的增加,旋流强度越强,流速越大;而在同一喷雾压力下,离喷嘴出口距离越近的横截面处旋流强度越大,流速也越大。本文实验研究结果验证了PIV测速技术可以用于水雾滴的速度场测量。

关键词：农用喷雾器喷雾流场 PIV测速流场观察

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驱动与执行一体式小型汪克尔泵的研究

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重庆理工大学学报（自然科学） 2023年第10期37卷 190-201页

作者：霍宇轩张帆马明栋张伟荣周晓思黄茜谭天谢堂张建辉广州大学机械与电气工程学院广州510006

提出了一种新型驱动与执行一体式汪克尔泵,将电机驱动组件集成到汪克尔泵的执行结构中,在具有原本泵送功能的同时,能减少传动机构数目,缩短传动路径,提高效率与性能,推进汪克尔泵的小型化与集成化的进程。将三角转子的缸体型线包络线的... 详细信息

提出了一种新型驱动与执行一体式汪克尔泵,将电机驱动组件集成到汪克尔泵的执行结构中,在具有原本泵送功能的同时,能减少传动机构数目,缩短传动路径,提高效率与性能,推进汪克尔泵的小型化与集成化的进程。将三角转子的缸体型线包络线的复杂曲线用简单圆弧曲线代替,建立了缸体型线与三角转子型线的几何数学模型。通过对三角转子的动力学模型、电机组件的机械特性、汪克尔泵工作室容积等进行分析,建立了输出转速、输出流量与结构参数、输入电压、磁感应强度的匹配机制。运用高速摄像机对泵内工作室流场进行观察分析,验证了泵送功能并得出了泵内工作室流场的流动特性。搭建实验平台对该泵进行转速、流量与压力的泵送性能测试。实验结果表明:在输入电压为18 V、磁感应强度为23 mT条件下,输出转速达到768.86 r/min,输出流量达到7.55 L/min,输出压力幅值达到7 kPa,容积效率为38.47%。转速、流量、压力幅值随电压与磁感应强度的增加而增加。

关键词：汪克尔泵驱动与执行一体小型化泵送性能流场观察

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驱动与执行一体式小型汪克尔泵的研究

驱动与执行一体式小型汪克尔泵的研究

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作者：霍宇轩广州大学

学位级别：硕士

汪克尔泵,基于汪克尔发动机逆向应用,其利用偏心轴的转动驱动三角转子在双弧外次摆线的缸体型线内进行偏心复合运动,进而实现工作室的容积变化。因其具备结构简单且紧凑,容积利用率高,能与其他子系统集成的特点,可总结为汪克尔泵更利于... 详细信息

汪克尔泵,基于汪克尔发动机逆向应用,其利用偏心轴的转动驱动三角转子在双弧外次摆线的缸体型线内进行偏心复合运动,进而实现工作室的容积变化。因其具备结构简单且紧凑,容积利用率高,能与其他子系统集成的特点,可总结为汪克尔泵更利于小型化与集成化,目前已在生物医学工程、小型冷却系统和小型混合器等领域有所探索,并在微流体领域具有重要的现实价值与应用前景。研究学者为了提升汪克尔泵的效率与性能,多是从流体泄漏、冲击碰磨、流场分析和参数优化方面去着手研究改进,鲜有从结构上改进去提升其效率。另外,随着微流体领域的发展,芯片尺度的微流体系统不能允许的微传感器与微执行器具有驱动与执行间具有分离性的硬连接存在,需要小型化与集成化的机电一体的传感器与执行器的实现。目前传统的汪克尔泵多是需要外置驱动机器,泵结构被动执行,同时需要外置传动装置连接驱动机器与偏心轴,这种驱动与执行分离的形式不仅限制了汪克尔泵的应用与性能,并制约了汪克尔泵小型化集成化的进程。故本研究基于机电一体化思想,提出一种驱动与执行一体式小型汪克尔泵的结构,将驱动组件集成于泵执行结构中,满足原本的泵送功能同时减少传动机构数目与传动路径上的损耗。三角转子轮廓用圆弧曲线替代缸体型线包络线的复杂曲线设计,简化加工。本文将围绕驱动与执行一体式小型汪克尔泵展开其结构设计与工作原理、理论性能分析、有限元分析、实验测试等方面的研究,具体内容如下:(1)基于机电一体化思想,设计了一种驱动与执行一体式小型汪克尔泵的结构,阐述了其装配关系与组件分布;揭示了缸体轮廓与用圆弧线代替的转子轮廓的创成过程,并建立了缸体型线与转子型线的的数学模型;通过阐述驱动与执行一体式小型汪克尔泵的工作室的泵送循环过程来解释该泵的传动关系与泵送原理。(2)从三角转子的运动学与受力分析出发,分析了偏心轴的负载的变化及其影响因素;基于电机学推导出输出转速与负载、磁感应强度等因素的匹配公式;通过分析工作室的容积变化,得出了驱动与执行一体式小型汪克尔泵的理论输出流量,得到了输出转速、输出流量与结构参数、输入电压、磁场强度的匹配机制;提出一个无量纲系数,其对驱动与执行一体式小型汪克尔泵的形状与工作特性有重要影响,探究该系数对泵送性能的影响。(3)对驱动与执行一体式小型汪克尔泵的整泵流场的有限元模型进行介绍,解释了网格划分、边界条件、动网格设置以及用户自定义等有限元设置方法;通过瞬态计算分析,得到了驱动与执行一体式小型汪克尔泵的整泵流场工作循环的速度流线云图和压力变化云图,验证了该泵的泵送功能和分析了其流场特性。(4)制作了驱动与执行一体式小型汪克尔泵的样机并搭建了高速摄像机实验平台与泵送性能实验平台;对样机内的工作室进行流场观测实验,得到其吸程与排程的流场特性,进一步验证了仿真模拟的结果;进行了不同磁场强度、输入电压下对该泵的输出转速、输出流量和输出压力的泵送性能实验,得到其输入输出参数的变化规律;设置并制作了不同形状系数的样机,分别对该系列样机进行泵送性能测试,进一步完善形状系数对泵送性能的影响。

关键词：汪克尔泵机电一体化小型化集成化泵送性能流场观察

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