三棱柱阻流体无阀压电泵的设计与试验.docx

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2025-02-26 发布于山东
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三棱柱阻流体无阀压电泵的设计与试验.docx

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第24卷第2期2016年2月

光学精密工程

OpticsandPrecisionEngineering

Vol.24No.2Feb.2016

文章编号1004-924X(2016)02-0327-08

三棱柱阻流体无阀压电泵的设计与试验

张蕊华1,张建辉2,3*,朱银法1,胡笑奇1

(1.丽水学院工程与设计学院，浙江丽水323000;2.广州大学机械与电气工程学院广东广州510006;

3.南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，江苏南京210016)

摘要：以三棱柱阻流体为无移动部件阀，结合3D打印技术的快速一体成型特点，设计并制作了以压电振子为动力源的三棱柱阻流体无阀压电泵。分析了该无阀压电泵的工作原理、理论流量和振子振动特性，推导出了它的的流量表达式。利用有限元法对三棱柱阻流体的流阻特性进行了仿真模拟，由其内部压强分布及进出口流速情况，定性分析了三棱柱阻流体的正反向流阻大小。最后，使用3D打印机制作了该无阀泵的试验样机，并进行了流阻和流量测量试验。试验结果表明：三棱柱阻流体具有正反向绕流流阻不等的特性，当驱动电压为550V,驱动频率为8Hz时，该压电泵的输出流量达

到最大，为29.8mL/min。结果证明了该三棱柱阻流体无阀压电泵具有良好的输送流体的能力。关键词：无阀压电泵；三棱柱；阻流体；流阻测量；流量测量

中图分类号：TH38;TN384文献标识码：Adoi:10.3788/OPE0327

Designandexperimentofvalveless

piezoelectricpumpwithtriangularprismbluffbody

ZHANGRui-hua1,ZHANGJian-hui2·3,ZHUYin-fa1,HUXiao-qi1

(1.CollegeofEngineeringandDesign,LishuiUniversity,Lishui323000,China;

2.CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,GuangzhouUniversity,Guangzhou510006,China;

3.StateKeyLaboratoryofMechanicsandControlofMechanicalStructures,

NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China)

*Correspondingauthor,E-mail:zhangjh@

Abstract:Incombinationoftherapidprototypingof3Dprintingtechnology,avalvelesspiezoelectricpumpinthemicro-electromechanicalsystemwithatriangularprismbluffbodywasdesignedandfabri-cated.Forthepump,apiezoelectricvibratorwasusedasitsexcitingsourceandatriangularprismbluffasitsvalvewithoutmovingparts.Theworkingprinciples,theoreticalflowandthevibrationcharacteristicsofvibratorwereanalyzed,anditsflowexpressionwasderived.Then,theflowresist-ancecharacteristicsoftriangularprismbluffbodywassimulatedbyusingfiniteelementmethod.Onthebasisofinteriorpressuredistributionandflowspeedsintheimportandexport