变截面圆弧形流管无阀压电泵的理论与试验研究

来源：机械工程学报杂志2023年第14期北京时间：

作者：严秋锋, 孙婉婷, 王红梅

单位：1. 南通大学电气工程学院 南通 226019;2. 香港理工大学工程学院 香港 999077;3. 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院 哈尔滨 150006

摘要：哥氏力会对圆弧形流管中流动的流体产生促进或阻碍作用，同时结合扩张/收缩流管提出一种变截面圆弧形流管无阀压电泵。通过分析流体在圆弧形流管中顺、逆时针的流动特性，建立流体顺、逆时针流动的速度差公式。以圆弧形流管无阀压电泵为基础，阐明变截面圆弧形流管无阀压电泵的工作原理，并建立泵流量方程。利用3D打印技术分别制作圆弧形流管无阀压电泵和变截面圆弧形流管无阀压电泵，并进行泵流量试验研究。试验结果表明，两种压电泵的输出流量都随电压的增加而增加；驱动电压保持300 Vp-p不变，圆弧形流管无阀压电泵在驱动频率为10 Hz时泵流量最大，为1.76 mL/min；变截面圆弧形流管无阀压电泵在驱动频率为14 Hz时泵流量最大，达到7.2 mL/min；与圆弧形流管无阀压电泵相比，变截面圆弧形流管无阀压电泵的平均输出流量提高了235%，变截面圆弧形流管无阀压电泵的泵流量随着圆弧半径的增加而增加。泵的输出流量源自地球自转产生的哥氏力，泵流量的大小能够反映所处位置地球的转速，有望通过泵流量的测量来获得本地位置，为新型导航装置的研制奠定基础。

关键词：无阀,压电泵,变截面,圆弧形流管,流量；

基金资助：国家自然科学基金资助项目(41901269)。