水电站监控系统并不只具有传统意义上的监控功能,它还兼具有在线远程监测电力设备等各项参数的重要功能,因此对监控系统的可靠性有更高的要求。水电站监控中心众多电子器件产生的热量使计算机CPU处于高温环境中,监控系统存在因计算机CPU温度过高而导致系统故障的隐患。监控中心计算机CPU目前所使用的传统风冷方式自身存在冷却效率低的缺点而不能满足散热需求。另外,电磁泵作为CPU水冷装置的动力源,由于其存在发热量大、电磁干扰的缺点而无法长时间使用。而以压电材料为驱动器的微型压电泵具有集成度高、响应迅速快、耗能低和无电磁干扰等特点,受到了国内外许多研究小组的关注和重视。目前,应用于CPU水冷装置的压电泵需要在100Hz以上的交流电压下驱动才能有较好的输出性能。针对此问题,本文研究的压电泵能在50Hz家庭交流电压下就能正常工作,改进后的压电泵水冷装置集成度高,占据计算机机箱的体积小。论文的主要内容包括:1、分析了压电陶瓷材料特性、压电振子四种振动模态和支撑方式。根据压电振子变形量公式讨论了影响压电泵体积变化量的因素,为压电振子合理参数的选择提供了依据。2、应用ANSYS软件对压电振子进行模态分析得到了压电振子各阶模态振型及其对应的固有频率值,选择一阶振动模态作为压电振子的振型。理论推导出压电泵极限流量与频率和压电振子中心位移之间的关系式,并通过MATLAB软件计算得到压电泵的理论极限流量为288ml/min。通过压缩比理论讨论了压电泵腔高对输出性能的影响。3、设计了压电泵的整体结构,提出改进后的截止阀结构。理论分析了截止阀的性能与材料属性、悬臂的长度及阀的厚度之间的关系。讨论了截止阀滞后性对压电泵性能输出的影响。4、通过MEMS、3D打印、激光打标技术加工了压电泵样机。搭建了压电泵测试平台,在220V电压驱动下,压电振子中心位移为136μm。对压电泵的输出流量以及输出压力进行测试,当泵腔高度为0.9mm,截止阀厚度为0.075mm时,压电泵具有优良的输出性能。当加入截止阀垫圈后,压电泵的输出流量提升了19%左右。在室温26℃环境下,将压电泵与CPU冷却器集成后测试了模拟CPU发热片的散热效果。试验结果表明,不同功率的模拟CPU发热片在经过水冷循环后,温度降低约20℃。