多腔压电驱动人工心脏泵的理论及实验研究
人工心脏泵是利用外部机械运动的方式将血液泵送至身体各组织,全部替代或部分替代心脏功能的一种机械装置。压电泵通过压电振子的变形,改变泵腔的容积实现对流体的泵送,具有结构简单、易于实现数字化控制等优点。
因此,压电泵是人工心脏泵的重要发展趋势之一。采用Y型流道压电泵的泵送过程具有流动平稳,无大范围湍流的特点。
本文提出Y型双入水流道双出水流道压电泵的结构。基于基尔霍夫假设建立的薄板小挠度理论,令压电振子的最大动能和最大位能相等,推导出压电振子变形量的数值计算公式。
在不同的激励电压下,压电振子中心点的位移最大,距中心越远变形量越小,总体呈抛物线状分布,各点的变形量随着电压的增大而增大,几乎呈线性关系。通过对Y型流道的ANSYS分析,说明流体在流动过程中质量力、压力、粘性力与流体密度、加速度的关系。
分析Y型流道无阀压电泵能够实现单向流动的原因,分析各处压力损失系数与流体密度,平均速度之间的关系,结合无阀压电泵的效率公式,理论说明增加流道数量可以提高泵送效率。采用精雕加工技术,用亚克力板材实际加工Y型单入水流道单出水流道压电泵和Y型双入水流道双出水流道 ...