压电泵作为泵的一个子类,是利用压电元件的压电特性作为其驱动装置的新型泵。压电泵因其结构简单、易于微小型化、抗电磁干扰能力强、响应速度快等诸多优点,已广泛应用于医疗保健、精密仪器、航空航天、生物化学等领域。如今越来越多的学者投入到压电泵的研究领域。本文研究的锥管坡面腔底无阀压电泵是由一对同向布置的锥管与泵腔内非对称坡面楔块组(由三个按一定规律布置的小楔块组成)的组合式结构作为其无阀移动部件,实现流体的单向流动并完成输送流体的功能。该无阀压电泵的设计思想是在传统锥形流管无阀压电泵的泵腔内布置一组非对称坡面楔块,进一步提升无阀压电泵的输出流量特性及增强流体在泵腔内混合搅拌的功能。本文主要从以下几个方面对锥管坡面腔底无阀压电泵进行了研究:1.研究了作为该泵重要驱动装置中压电振子的特性及工作原理,并利用有限元软件对其进行六阶模态分析,分析得出其在正弦驱动电压激励时可获得稳定工作状态,一阶模态下压电振子振型最利于无阀压电泵容积变化最大且振幅最大。2.首先,提出并设计了锥管坡面腔底无阀压电泵的结构,分析该泵工作原理,并推导泵流量理论计算公式。得出通过改变锥管坡面腔底无阀压电泵正反向流阻系数以调节该泵的输出流量特性。为此,本文主要研究泵腔内非对称坡面楔块组在长度、间距参数变化下对该无阀压电泵的输出流量特性的影响规律。其次,利用仿真软件的动网格功能,分析锥管坡面腔底无阀压电泵一个周期内的总压云图和速度迹线图,得出该泵具有正反流流阻系数不等且正流流阻系数小于反流流阻系数的特性,能够实现流体的单向传输,泵腔内形成涡旋有利于不同成分的流体间相互混合搅拌。随后,仿真分析在改变长度及间距参数下泵腔内正反流流场变化规律。3.通过3D打印技术加工并制作了锥管坡面腔底无阀压电泵样机,分别对非对称坡面楔块组在长度和间距参数变化下进行流量试验,测试其在不同驱动频率下的输出流量,总结在长度及间距参数变化下对泵输出流量特性的影响规律。随后进行长度组和间距组参数变化下泵正反流流阻试验,总结其对正反流流动时间影响规律。验证了该锥管坡面腔底无阀压电泵设计思想的有效性。