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无阀微泵腔内气泡对周期驱动压力的影响

蒋丹 李松晶 杨平

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无阀微泵腔内气泡对周期驱动压力的影响

蒋丹, 李松晶, 杨平

Influence of gas bubbles in valve-less micropump chamber on periodic driving pressure

Jiang Dan, Li Song-Jing, Yang Ping
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  • 气泡的存在使无阀微泵的工作性能和使用寿命大大降低, 甚至无法正常工作. 为了合理地预测无阀微泵腔内气泡对周期驱动压力的影响, 给出了用来描述收缩管/扩张管型无阀压电微泵的数学模型, 包括泵腔体积变化、连续性方程、流体有效体积弹性模量以及锥管阻力系数的计算. 同时, 分析了腔内不同气泡体积对无阀微泵周期驱动压力的影响, 并对两个气泡进入无阀微泵泵腔时压力脉动过程进行了仿真和试验研究. 通过仿真结果与试验数据的比较表明, 所提出的存在气泡时无阀微泵数学模型及仿真方法是合理的.
    The appearance of gas bubbles in a valve-less micropump is generally undesirable as they can lead to performance deterioration, life reduction and even complete failure of the micropump. In order to predict influence of gas bubbles in valve-less micropump chamber on periodic driving pressure, the mathematical models, including volume change of chamber, continuity equation, effective bulk modulus and resistance coefficients of the nozzle and diffuser, are given to describe dynamic characteristics of piezoelectric valve-less nozzle/diffuser micropump. The influence of different gas bubble volume in chamber on the valve-less micropump periodic driving pressure is analyzed. Pressure pulsations with two gas bubbles into the valve-less micropump chamber are simulated and tested. Simulation and experimental results are given. Comparison of the results shows that the mathematical model and simulation method can handle the prediction of pressure pulsations accompanying gas bubble in the valve-less micropump.
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 51205045)和浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室(批准号: GZKF-2007002)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Science Fund for Distinguished Young Scholars of China (Grant No. 51205045) and the State Key Laboratory of Fluid Power Transmission and Control, Zhejiang University, China (Grant No. GZKF-2007002).
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-03-29
  • 修回日期:  2013-08-19
  • 刊出日期:  2013-11-05

无阀微泵腔内气泡对周期驱动压力的影响

  • 1. 电子科技大学机械电子工程学院, 成都 611731;
  • 2. 哈尔滨工业大学机电工程学院, 哈尔滨 150001
    基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 51205045)和浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室(批准号: GZKF-2007002)资助的课题.

摘要: 气泡的存在使无阀微泵的工作性能和使用寿命大大降低, 甚至无法正常工作. 为了合理地预测无阀微泵腔内气泡对周期驱动压力的影响, 给出了用来描述收缩管/扩张管型无阀压电微泵的数学模型, 包括泵腔体积变化、连续性方程、流体有效体积弹性模量以及锥管阻力系数的计算. 同时, 分析了腔内不同气泡体积对无阀微泵周期驱动压力的影响, 并对两个气泡进入无阀微泵泵腔时压力脉动过程进行了仿真和试验研究. 通过仿真结果与试验数据的比较表明, 所提出的存在气泡时无阀微泵数学模型及仿真方法是合理的.

English Abstract

参考文献 (16)

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