无阀压电泵的内部流道结构设计方法、系统、装置及介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了无阀压电泵的内部流道结构设计方法、系统、装置及介质，方法包括：确定流线型流道的曲线的数学模型；确定所述流线型流道的尺寸，并绘制得到无阀压电泵的三维图；根据所述数学模型对流线型流道的流体域以及无阀压电泵进行仿真模拟，所述仿真模拟包括动力学分析；根据仿真模拟的结果确定样泵；对所述样泵进行性能测试实验；根据所述仿真模拟结果和性能测试实验结果，确定优化的无阀压电泵的内部流道结构；本发明专利技术能够设计并优化流管内部流线型流道的结构参数，使得无阀压电泵内部流场达到临界状态，同时兼容低漩涡与大流量两个性能，拓展了无阀压电泵的应用场景，可广泛应用于流体机械技术领域。

【技术实现步骤摘要】
无阀压电泵的内部流道结构设计方法、系统、装置及介质
本专利技术涉及流体机械
，尤其是无阀压电泵的内部流道结构设计方法、系统、装置及介质。
技术介绍
无阀压电泵是利用压电材料提供驱动源，结合特殊的流道结构或泵腔结构来代替阀片的功能，具体来说这些类型的特殊流道结构是利用正反向流经流道的流体流阻不相等，从而实现流体的单向输送功能。因其结构简单、无电磁干扰、输出性能稳定、易微型化等特点，使其在医疗、卫生、微型散热器和航空航天等领域有着广阔的应用前景。自1993年无阀压电泵首次被发现以来，一些学者为了让无阀压电泵在医疗领域具有更大的应用空间，设计了各种特殊流道结构以适用与不同的医疗场合。例如：利用锥型、锯齿型、Tesla型、螺旋型结构输送药物，利用Y型、Y锥结合型结构输送细胞。但尚未有特殊的流道结构以适用于医疗中人体血液输送领域，这是由于血液在体外输送时如果处于高切应力区、涡流区、滞留区以及重复附着区等等，将极易产生血栓。所以血液输送时对输送器件的性能要求非常高，其不但要具备大流量性能，且产生的漩涡还要非常小，这样能够有效的减少血栓形成。但由于漩涡的产生与雷诺数负相关，而雷诺数与流速正相关，导致无阀压电泵低漩涡与大流量的两个性能难以兼容，限制了无阀压电泵在医疗人体血液输送中的应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供无阀压电泵的内部流道结构设计方法、系统、装置及介质，以拓展无阀压电泵在医疗人体血液输送中的应用。本专利技术的第一方面提供了一种无阀压电泵的内部流道结构设计方法，包括：确定流线型流道的曲线的数学模型；确定所述流线型流道的尺寸，并绘制得到无阀压电泵的三维图；根据所述数学模型对流线型流道的流体域以及无阀压电泵进行仿真模拟，所述仿真模拟包括动力学分析；根据仿真模拟的结果确定样泵；对所述样泵进行性能测试实验；根据所述仿真模拟结果和性能测试实验结果，确定优化的无阀压电泵的内部流道结构。在一些实施例中，所述确定流线型流道的曲线的数学模型，包括：通过源汇法确定回转体外形曲线；通过离散外形坐标型值表示回转体外形曲线；对离散外形坐标型值给出的回转体进行线型拟合，得到数学模型。在一些实施例中，所述确定所述流线型流道的尺寸，并绘制得到无阀压电泵的三维图，包括：确定所述流线型流道内各个结构的尺寸，采用三维软件绘制出流管的流体域、流管以及无阀压电泵的三维图。在一些实施例中，所述根据所述数学模型对流线型流道的流体域以及无阀压电泵进行仿真模拟，所述仿真模拟包括动力学分析，包括：根据所述数学模型确定各个流面；将所述各个流面划分网格；根据划分得到的网格，通过湍流模型计算无阀压电泵整泵的流量与流阻。在一些实施例中，所述根据划分得到的网格，通过湍流模型计算无阀压电泵整泵的流量与流阻，包括：计算所述无阀压电泵的整泵和流管的速度云图、流线云图以及压力云图；根据所述速度云图、流线云图以及压力云图，计算整泵的流量。在一些实施例中，所述根据仿真模拟的结果确定样泵，包括：运用3D打印技术一体化制造泵体与流管，并与压电振子装配；所述压电振子装配采用了密封胶固定，所述密封胶为环氧树脂A胶与环氧树脂B胶1：1混合而成。在一些实施例中，所述性能测试实验包括流阻差实验、流量实验以及压电振子的振幅实验。本专利技术的第二方面提供了无阀压电泵的内部流道结构设计系统，包括：模型构建模块，用于确定流线型流道的曲线的数学模型；三维图绘制模块，用于确定所述流线型流道的尺寸，并绘制得到无阀压电泵的三维图；仿真模拟模块，用于根据所述数学模型对流线型流道的流体域以及无阀压电泵进行仿真模拟，所述仿真模拟包括动力学分析；样泵制作模块，用于根据仿真模拟的结果确定样泵；测试模块，用于对所述样泵进行性能测试实验；优化模块，用于根据所述仿真模拟结果和性能测试实验结果，确定优化的无阀压电泵的内部流道结构。本专利技术的第三方面提供了一种装置，包括处理器以及存储器；所述存储器用于存储程序；所述处理器用于根据所述程序执行如本专利技术第一方面所述的方法。本专利技术的第四方面提供了一种存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行完成如本专利技术第二方面所述的方法。本专利技术的实施例确定流线型流道的曲线的数学模型；确定所述流线型流道的尺寸，并绘制得到无阀压电泵的三维图；根据所述数学模型对流线型流道的流体域以及无阀压电泵进行仿真模拟，所述仿真模拟包括动力学分析；根据仿真模拟的结果确定样泵；对所述样泵进行性能测试实验；根据所述仿真模拟结果和性能测试实验结果，确定优化的无阀压电泵的内部流道结构。本专利技术能够设计并优化流管内部流线型流道的结构参数，使得无阀压电泵内部流场达到临界状态，同时兼容低漩涡与大流量两个性能，拓展了无阀压电泵的应用场景。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的整体步骤流程图；图2为本专利技术实施例的有限元仿真流程图；图3为本专利技术实施例的流管剖视图。具体实施方式下面结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步解释和说明。对于本专利技术实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。针对现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供了一种无阀压电泵的内部流道结构设计方法，参照图1，具体包括以下步骤：S1、建立流线型流道数学模型：所述流线型曲线的数学模型的设计方法，包括具有精确数学表达式的几何组合外形曲线、用源汇法设计回转体外形曲线、用离散外形坐标型值表示的回转体线型、对离散外形坐标型值给出的回转体进行线型拟合；在一些实施例中，具有精确数学表达式的几何组合外形曲线设计方法有许多种几何组合外形曲线，本实施例选取纵剖面为两个半椭圆的流线型曲线做为初步的数学模型；S2、确定尺寸，绘制三维图；具体地，本实施例确定流线型流道内各尺寸D1、D2、D3，采用三维软件绘制出流管与整泵的流体域、流管以及整泵的三维图。参照图3所示的流管剖视图，附图标记1代表流管；附图标记101代表流道A；附图标记102代表流道B；D1为101流道最大截面积的直径、D2为流道内最小截面积处的直径、D3为102流道最大截面积的直径。S3、仿真模拟；本实施例采用商用有限元仿真软件分别对流管的流体域以及整泵进行流体动力学分析；下面参照图2，对有限元仿真流程进行详细描述：S31、先导入数学模型，对各个流面进行区分并命名，其次设置划分网格，采用自动化划本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无阀压电泵的内部流道结构设计方法，其特征在于，包括：/n确定流线型流道的曲线的数学模型；/n确定所述流线型流道的尺寸，并绘制得到无阀压电泵的三维图；/n根据所述数学模型对流线型流道的流体域以及无阀压电泵进行仿真模拟，所述仿真模拟包括动力学分析；/n根据仿真模拟的结果确定样泵；/n对所述样泵进行性能测试实验；/n根据所述仿真模拟结果和性能测试实验结果，确定优化的无阀压电泵的内部流道结构。/n

【技术特征摘要】
1.无阀压电泵的内部流道结构设计方法，其特征在于，包括：
确定流线型流道的曲线的数学模型；
确定所述流线型流道的尺寸，并绘制得到无阀压电泵的三维图；
根据所述数学模型对流线型流道的流体域以及无阀压电泵进行仿真模拟，所述仿真模拟包括动力学分析；
根据仿真模拟的结果确定样泵；
对所述样泵进行性能测试实验；
根据所述仿真模拟结果和性能测试实验结果，确定优化的无阀压电泵的内部流道结构。


2.根据权利要求1所述的无阀压电泵的内部流道结构设计方法，其特征在于，所述确定流线型流道的曲线的数学模型，包括：
通过源汇法确定回转体外形曲线；
通过离散外形坐标型值表示回转体外形曲线；
对离散外形坐标型值给出的回转体进行线型拟合，得到数学模型。


3.根据权利要求1所述的无阀压电泵的内部流道结构设计方法，其特征在于，所述确定所述流线型流道的尺寸，并绘制得到无阀压电泵的三维图，包括：
确定所述流线型流道内各个结构的尺寸，采用三维软件绘制出流管的流体域、流管以及无阀压电泵的三维图。


4.根据权利要求1所述的无阀压电泵的内部流道结构设计方法，其特征在于，所述根据所述数学模型对流线型流道的流体域以及无阀压电泵进行仿真模拟，所述仿真模拟包括动力学分析，包括：
根据所述数学模型确定各个流面；
将所述各个流面划分网格；
根据划分得到的网格，通过湍流模型计算无阀压电泵整泵的流量与流阻。


5.根据权利要求4所述的无阀压电泵的内部流道结构设计方法，其特征在于，所述根据划分得到的网格，通过湍流模型计算无阀压电泵整泵的流量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建辉，黄智，赖立怡，陈晓生，陈震林，杨冠宇，潘殷豪，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东;44