仿尾鳍式变截面摆动振子无阀压电叠堆泵的结构设计

受具有高速巡游速度的金枪鱼的启发,提出了一种微脉动、大流量、仿尾鳍变截面振子无阀压电泵。以压电叠堆为激励源,设计了仿尾鳍变截面振子,实验验证了振子的二阶弯振和金枪鱼高速巡游的摆动模式一致。利用有限元分析软件ANSYS分析了振子的模态振型,提出了模态分离更好的Y型振子。为避免压电叠堆受力不均匀而受到损坏,采用钢球和隔离块作为压电叠堆传递力和振动的媒介,实现了压电叠堆和泵腔内液体的干湿分离。设计了二级杠杆/柔铰机构,放大了振子端部柔性叶片摆动幅度。最后,研制了样机,并进行了不同驱动频率下的仿尾鳍式变截面摆动振子无阀压电叠堆泵的流量测量,结果表明,在80V正弦电压的激励下,激励频率为1 350Hz时泵的流量达到峰值(400ml/min)。本设计方案能够有效地提高泵的性能,满足工程实践中对大流量无阀压电泵的需求。

仿鱼摆动式无阀压电泵的新进展

近年来,随着医疗、卫生和保健领域的发展,对压电泵、特别是无阀压电泵的微型化、传输流体的稳定性、流动脉动及回流等方面提出了更高的要求。容积型压电泵因其固有的周期性、波动性而不能产生连续输出和压力,同时回流、脉动现象或微型阀片阻塞现象无法避免;回转型压电泵因其固有的复杂性和难控性无法满足体内输送的安全及稳定的需要。因此,探索新型工作原理的压电泵尤为重要。基于摆动驱动形成流体单向流动的现象,综述了南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室流体驱动研究小组近年来对3种非容积型、非回转型的仿鱼尾摆动式无阀压电泵研究成果。

仿生机器鱼尾鳍推进性能实验研究

该文研制了仿鲤鱼机器鱼平台,并通过系泊测力实验研究了自然界常见的圆形、叉形和新月形尾鳍的推进性能,同时比较了刚性、弹性两种材质对尾鳍推进性能的影响。结果表明,弹性尾鳍让机器鱼的平均推力随振幅和频率的变化更平稳;在摆动频率处于中高段时,展弦比较大的刚性尾鳍比弹性尾鳍能产生更大的推力,而展弦比较小的弹性尾鳍比刚性尾鳍能产生更大的推力。