一、水力振荡器式微型泵大尺度模型的数值研究（论文文献综述）
陈朦朦[1]（2013）在《动压悬浮式微型泵的设计及优化》文中进行了进一步梳理微型泵的研究近几十年来得到国内外的广泛关注。微型泵一般指特征尺度小于50mm的泵。由于具有小巧轻质的特点，微型泵在航天领域及医疗领域等有非常重要的应用。本文基于动压悬浮的支撑结构，提出了三种微型泵的设计方案，通过数值模拟、理论分析对微型泵水力性能及动压支撑性能进行了研究。本文以血液泵为应用背景，根据人体心脏血液输送要求的流量和扬程，对微型泵进行了水力设计。以水力设计确定的叶轮和压水室为基础，提出了三种微型泵的整体设计方案。泵整体采用电磁驱动，电机转子与叶轮为一体式结构（称为叶轮转子）。当微型泵正常运转时，叶轮转子通过液体动压支撑，悬浮于泵体内。为了有助于泵的启动，三个设计方案均采用了单点辅助支撑。因此，本文设计的微型泵具有尺寸小、结构简洁、内部摩擦小等优点。通过对微型泵三维全流道的定常和非定常的数值模拟，获得了三种设计方案下泵内的流场信息。结果表明，三种设计方案的水力性能均达到血液泵的基本要求。在设计流量为8L/min的情况下，扬程均高于血液泵所要求的1.5m水柱。吸入管内的支架结构与旋转的叶轮产生动静干涉，通过比较发现支架结构与叶轮进口处的距离会对水力性能产生微小的影响；支架结构距离叶轮进口越远，对内部流动影响越小。所以，在满足整体尺寸要求的前提下，可适当增加支架结构与叶轮进口的距离。运用浸没固体（immersed solid）的数值模拟方法，对微型泵中叶轮转子与泵体之间的间隙流道进行流动分析，得到了液体动压支撑性能与转轴偏心距、转速、主流道流量的关系。结果表明：转轴偏心距越大、转速越大、主流道流量越大，则液体动压支撑能力越好；轴向电机与径向电机相比，在泵尺寸和驱动功率相同的前提下，径向电机的内部结构更有利于增大液膜面积，提供较大的支撑力。微型泵间隙流动的研究可为未来微型泵液体动压支撑的设计提供参考。
邵杰[2]（2009）在《小型离心模型泵非定常流动试验研究及数值模拟》文中认为微小型泵因其特殊的尺寸范围逐渐开始受到人们的关注，并显现出其良好的应用前景，特别是用于医疗设备的微小型泵，由于它可以挽救心脏病人的生命，而被众多学者大量研究。内部流动决定了微小型泵的外部性能，正确的把握泵内的流动特征是研究微小型泵流动的关键。本文以离心式血液泵的模型泵作为对象来进行泵内流动的研究，本研究也为今后更进一步的设计优化研究打下一个坚实的基础。本文采用内部流动试验和数值模拟方法来开展相关研究。搭建了适合测量泵内流动的离心式模型泵试验台，并利用折射率匹配溶液和激光诱导荧光技术对固定转速工况下泵内的流动状态进行了PIV测量，得到了测量区域的速度及相关应力的分布规律。为了得到更为完整的泵内流动信息，使用SST k-ω湍流模型和DES湍流模拟方法对泵内三维全流道进行了定常和非定常流动数值模拟得到了模型泵能量性能和内部流动的计算结果。通过对比试验结果证明非定常数值方法可以较为准确模拟泵内的流动状态。分析结果表明，小流量工况下存在“固定失速”等流动不稳定现象，而设计流量和大流量工况流动相对稳定。叶轮壁面处切应力的最大值出现在叶片头部，且叶轮壁面切应力随着流量的增大是逐渐增大的。如何在叶轮泵上产生搏动流来帮助人体健康的恢复亦成为心脏泵研究的一个热点。本文使用周期性改变叶轮转速来实现流量、扬程的搏动输出，并对此进行了试验和数值研究。试验得到了周期性变转速工况下泵的能量性能，证明模型泵在周期性变转速工况下可以产生满足设计要求的搏动流。同时，试验还得到了周期性变转速工况下四个测量点的内部流动测量结果，并分析了测量区域的应力状态。通过自编UDFs程序在Fluent程序基础上增加体积力源项和转速调整宏来完成周期性变转速工况下的泵的能量性能及内部流动数值模拟。结果显示，泵内壁面的切应力最大值的变化与转速变化一致。蜗壳和叶轮内静压的最大值的变化规律与转速的变化规律一致，但转速的变化对于吸入管内的静压没有太大的影响。
李金伟[3]（2005）在《微小型粘性泵的内部流动基础研究》文中研究说明70 年代中期,美国在研制微型传感器时,首次使用了“微型机械”一词,微型机械是特征尺度在毫米、微米量级的机械。80 年代后期,微型机械技术与微电子控制技术相结合,诞生了微电子机械系统（MEMS）,微流动系统是 MEMS 的一个重要分支,近年来已经成为热门的研究领域。作为一个重要的微流动系统的执行器件,微小型泵是其发展水平的重要标志。近十几年来,微小型泵的制造技术有了很快的发展,目前虽然有多种微小型泵已经投入运行,然而大多数研究只是集中在微小型泵的制造工艺及驱动方式上,研究人员对其内部的流动规律的认识还处于相对落后的阶段。只有对微小型泵的内部流动规律进行深入的研究,才能更好的实现微小型泵的性能预测和优化设计。本文制作加工了两种不同尺寸的微小型粘性泵,并设计了整个试验系统。利用 PIV（Particle Image Velocimetry）技术对粘性泵的内部流动进行了可视化测量,对采集到的数据进行进一步地分析得到了粘性泵的内部流线分布、出口端面的速度分布,以及出口端面的平均速度与体积流量随着试验参数变化而变化的规律,对粘性泵的内部流动特性进行了比较深入地研究探讨。进行试验之外,本文还以粘性泵的内部流场为数值计算对象,对其划分非结构化网格,采用有限体积法对控制方程进行离散以及 SIMPLEC 方法对速度压力进行耦合求解,固体壁面采用无滑移无渗透边界条件,固液交界面采用无滑移边界条件,自由液面采用零剪切边界条件,对整个内部流场进行了数值模拟计算,得到了比较丰富的内部流动特性。最后对试验与计算结果进行了比较分析,互相验证了两种结果的准确性与有效性。这为以后在很难进行试验的情况下进行计算提供了理论依据,并可在数值计算的基础上对粘性泵的结构进行优化设计,以达到改善粘性泵的特性的目的。
杨帆,李金伟,刘树红,吴玉林[4]（2003）在《超小型离心泵内部流动研究》文中研究说明本文对一种超小型离心泵的内部流动规律进行了研究,计算了从进口到出口的整机流场,并与油膜法实验结果进行了比较,得到了其内部流动的主要特征。为人们了解这种新型的叶轮机械内部流动提供了重要的理论依据。
杨帆,唐学林,唐宏芬,吴玉林[5]（2002）在《水力振荡器式微型泵大尺度模型的数值研究》文中研究指明本文对水力振荡器式微型泵模型内二维紊流进行了数值模拟。文中基于雷诺平均N-S方程和κ-ε紊流模型,采用SIMPLEC算法计算了具有平板及翼型截面形状叶片的流道,得出了若干工况下流速场、叶片表面压力系数分布及叶片前后表面的压力变化;为进一步的实验研究及理论分析工作打下了基础。
二、水力振荡器式微型泵大尺度模型的数值研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、水力振荡器式微型泵大尺度模型的数值研究（论文提纲范文）
（1）动压悬浮式微型泵的设计及优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究动态 |
| 1.2.1 血液泵的研究进展 |
| 1.2.2 其他类型的微型泵的研究进展 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 动压悬浮式微型泵的设计 |
| 2.1 微型泵水力设计 |
| 2.1.1 主要参数 |
| 2.1.2 叶轮的水力设计 |
| 2.1.3 压水室的水力设计 |
| 2.2 三种微型泵整体方案设计 |
| 2.2.1 整体结构 |
| 2.2.2 三种不同方案的设计思路 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 动压悬浮式微型泵主流道的流动分析 |
| 3.1 平均流场的计算与分析 |
| 3.1.1 计算方法简介 |
| 3.1.2 定常计算结果 |
| 3.2 非定常流动分析 |
| 3.2.1 非定常计算方法简介 |
| 3.2.2 非定常计算结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 动压悬浮式微型泵间隙流道的流动分析 |
| 4.1 浸没固体分析方法 |
| 4.2 运行参数对动压悬浮支撑性能的影响分析 |
| 4.2.1 转轴偏心距离对支撑性能的影响 |
| 4.2.2 流量对支撑性能的影响 |
| 4.2.3 转速对支撑性能的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 工作总结及展望 |
| 5.1 研究总结 |
| 5.1.1 本文主要完成工作 |
| 5.1.2 主要结论 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）小型离心模型泵非定常流动试验研究及数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微小型泵的研究进展 |
| 1.3 微小型泵的内部流动研究 |
| 1.3.1 稳定工况下微小型泵的内部流动研究进展 |
| 1.3.2 非稳定工况下微小型泵的内部流动研究进展 |
| 1.4 研究对象及内容 |
| 第2章 离心式模型泵的试验方法及装置 |
| 2.1 PIV测量内部流动问题概述 |
| 2.1.1 PIV的量化测量及后处理 |
| 2.1.2 测量的不确定度和分辨率 |
| 2.2 模型试验泵 |
| 2.2.1 叶轮 |
| 2.2.3 全透明离心泵体 |
| 2.2.4 测量区域 |
| 2.3 流动循环回路 |
| 2.3.1 循环回路中测量设备及校准方法 |
| 2.3.2 循环回路数据采集及控制 |
| 2.4 PIV测量系统 |
| 2.4.1 激光平面 |
| 2.4.2 光学设备 |
| 2.4.3 荧光示踪粒子 |
| 2.4.4 折射率匹配溶液 |
| 2.4.5 相机和滤镜 |
| 2.4.6 图像处理软件 |
| 2.5 PIV测量的同步实现 |
| 2.5.1 固定转速工况下的同步测量方法 |
| 2.5.2 周期性变转速工况下的同步测量方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 离心泵三维全流道湍流数值模拟方法 |
| 3.1 离心泵内部流动的 Navier-Stokes 方程 |
| 3.2 离心泵内三维湍流的计算方法 |
| 3.3 湍流模型 |
| 3.3.1 SST k-ω湍流模型 |
| 3.3.2 基于 SST k-ω的 DES 模型 |
| 3.4 网格技术 |
| 3.4.1 非结构网格技术 |
| 3.4.2 非结构网格的光滑技术 |
| 3.4.3 滑移网格技术 |
| 3.5 控制方程的离散 |
| 3.5.1 定常流动微分方程的离散 |
| 3.5.2 空间差分格式 |
| 3.5.3 非定常流动微分方程的离散 |
| 3.5.4 时间差分格式 |
| 3.6 代数离散方程的求解 |
| 3.6.1 代数离散方程求解步骤 |
| 3.6.2 不可压缩流体粘性流动计算的速度-压力修正算法 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 定转速工况下离心式模型泵内流场试验与数值模拟 |
| 4.1 定转速工况下离心式模型泵的能量性能试验 |
| 4.1.1 模型泵和原型泵工况的之间的相似关系 |
| 4.1.2 模型泵设计工况的确定 |
| 4.1.3 离心泵运行中的损失 |
| 4.1.4 离心式模型泵的能量性能测量 |
| 4.2 定转速工况下离心式模型泵的内部流动测量 |
| 4.2.1 叶轮区 PIV 速度测量结果及分析 |
| 4.2.2 蜗壳区 PIV 速度测量结果及分析 |
| 4.2.3 测量区域内应力的测量结果及分析 |
| 4.2.4 PIV 测量的误差分析 |
| 4.3 定转速工况下离心式模型泵的数值模拟 |
| 4.3.1 计算模型 |
| 4.3.2 网格无关性验证 |
| 4.3.3 非定常计算的时间步长无关性验证 |
| 4.3.4 数值模拟方法 |
| 4.3.5 能量性能数值模拟结果验证 |
| 4.3.6 内部流动数值模拟结果验证 |
| 4.4 离心式模型泵的内部流动分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 周期性变转速工况下离心式模型泵的内流场试验与数值模拟 |
| 5.1 周期性变转速工况的选定 |
| 5.2 周期性变转速工况下离心式模型泵的能量性能测量 |
| 5.3 周期性变转速工况下离心式模型泵的内部流动测量 |
| 5.3.1 叶轮区 PIV 测量结果及分析 |
| 5.3.2 蜗壳区 PIV 测量结果及分析 |
| 5.3.3 测量区域内应力的分布 |
| 5.3.4 PIV 测量的误差分析 |
| 5.4 周期性变转速工况下离心式模型泵的数值模拟 |
| 5.4.1 数值方法 |
| 5.4.2 能量性能数值模拟结果 |
| 5.4.3 内部流动数值模拟结果 |
| 5.5 周期性变转速工况下离心式模型泵的内部流动数值分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 6.1 本论文的主要研究成果 |
| 6.2 本论文的主要创新点 |
| 6.3 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 附表 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）微小型粘性泵的内部流动基础研究（论文提纲范文）
| 第1章 引言 |
| 1.1 微小型泵的发展现状 |
| 1.2 本文的主要研究工作 |
| 第2章 微小型粘性泵与试验系统简介 |
| 2.1 微小型粘性泵 |
| 2.2 试验系统 |
| 2.2.1 控制部分 |
| 2.2.2 测量采集系统 |
| 第3章 微小型粘性泵的PIV 试验研究 |
| 3.1 PIV 试验测量方法及步骤 |
| 3.2 试验测量区域 |
| 3.3 大尺寸粘性泵的试验结果及分析 |
| 3.4 小尺寸粘性泵的试验结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 流动基本方程和数值计算方法 |
| 4.1 基本方程 |
| 4.2 数值求解问题的基本思想 |
| 4.3 区域离散网格生成技术 |
| 4.3.1 非结构化网格技术 |
| 4.3.2 滑移网格技术 |
| 4.4 控制方程的离散 |
| 4.5 对流－扩散方程离散格式 |
| 4.5.1 几种差分格式 |
| 4.5.2 对流项离散 |
| 4.5.3 压力梯度项离散 |
| 4.6 压力与速度耦合关系处理 |
| 第5章 微小型粘性泵的数值计算 |
| 5.1 计算对象 |
| 5.2 大尺寸粘性泵的计算结果与分析 |
| 5.2.1 流线、速度与流量 |
| 5.2.2 扬程、功率、效率 |
| 5.3 小尺寸粘性泵的计算结果与分析 |
| 5.3.1 流线、速度与流量 |
| 5.3.2 扬程、功率、效率 |
| 5.3.3 大尺寸与小尺寸粘性泵的比较 |
| 5.4 计算与试验结果的比较分析 |
| 5.4.1 大尺寸粘性泵的结果比较分析 |
| 5.4.2 小尺寸粘性泵的结果比较分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
（4）超小型离心泵内部流动研究（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 网格生成及求解方法 |
| 3 边界条件 |
| 4 计算结果及分析 |
| 4.1 叶片表面静压分布 |
| 4.2 叶轮表面流体微团的运动规迹分布 |
| 4.3 全叶轮静压分布及其内部流动轨迹 |
| 5 结论 |
（5）水力振荡器式微型泵大尺度模型的数值研究（论文提纲范文）
| 1 前言 |
| 2控制方程 |
| 3 计算区域 |
| 4 网格及边界条件 |
| 4.1 网格划分 |
| 4.2 边界条件 |
| 5 结果及分析 |
| 4结论 |
四、水力振荡器式微型泵大尺度模型的数值研究（论文参考文献）
- [1]动压悬浮式微型泵的设计及优化[D]. 陈朦朦. 清华大学, 2013(12)
- [2]小型离心模型泵非定常流动试验研究及数值模拟[D]. 邵杰. 清华大学, 2009(12)
- [3]微小型粘性泵的内部流动基础研究[D]. 李金伟. 清华大学, 2005(08)
- [4]超小型离心泵内部流动研究[J]. 杨帆,李金伟,刘树红,吴玉林. 水泵技术, 2003(02)
- [5]水力振荡器式微型泵大尺度模型的数值研究[J]. 杨帆,唐学林,唐宏芬,吴玉林. 工程热物理学报, 2002(S1)