基于GMM高频微小泵的结构及其机理研究
超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)是一种新型的稀土功能材料,具有磁致伸缩应变大、响应速度快、能量密度高、输出力大等显著的特点,以其优异的性能和良好的应用前景而得到了世界各国研究者的广泛关注,其相应的理论及应用研究正日益广泛,相关的各种应用器件正被世界各地的研究者开发出来。 本文对超磁致伸缩材料(GMM)的特性进行了详细的分析与研究,并设计一种直动型超磁致伸缩材料电-机械转换器(GiantMagnetostrictive.Actuator,GMA)与微小泵一体的结构。对GMA电-机械转换器进行了静动态理论分析且在此基础上建立了其动态仿...
超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)是一种新型的稀土功能材料,具有磁致伸缩应变大、响应速度快、能量密度高、输出力大等显著的特点,以其优异的性能和良好的应用前景而得到了世界各国研究者的广泛关注,其相应的理论及应用研究正日益广泛,相关的各种应用器件正被世界各地的研究者开发出来。 本文对超磁致伸缩材料(GMM)的特性进行了详细的分析与研究,并设计一种直动型超磁致伸缩材料电-机械转换器(GiantMagnetostrictive.Actuator,GMA)与微小泵一体的结构。对GMA电-机械转换器进行了静动态理论分析且在此基础上建立了其动态仿真模型,仿真结果表明较一般电-机转换器具有响应速度快、输出力大等显著特点。GMA阶跃响应上升时间在0.5ms左右,频宽在1800Hz左右,单位电流输出力可达572N。 基于GMA的诸多优点,以提高传统泵的频宽、响应速度等动态特性为指导思想,本文利用GMA取代传统泵中的简单电机驱动,提出了一种新型的高频微小泵的实现方案和具体结构,并给出了其具体的结构参数设计依据。同时建立了GMM高频微小泵的数学模型与仿真模型。通过一组原始数据分别对GMA电一机械转换器与高频微小泵进行了参数设计及仿真研究,仿真结果说明了利用超磁致伸缩材料研制的高频微小泵,具有高频响、高精度、的特性,从理论上证明了GMM高频微小泵的性能优势;利用计算流体力学的方法,建立了微小泵的吸油和排油过程的数学模型,采用流场仿真获得了泵腔的流速、压力等分布规律:同时对GMM微小泵的具体性能参数进行了参数计算,得出微小泵的理论流量、实际流量、效率、脉动等方面的具体参数;最后对基于GMM的高频微小泵的实验提出了初步的构想。
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作者: 方紫剑
学科专业: 机械设计及理论
授予学位: 硕士
学位授予单位: 安徽理工大学
导师姓名: 王传礼
学位年度: 2007
语 种: chi
分类号: TH137.51 TM271
在线出版日期: 2007年10月8日