微小型泵结构本文微小型泵的结构试验微小型泵的结构示意图中，容器A为一个顶面敞开的有机玻璃容器，内部腔体长50mm、宽30mm、高40mm.有机玻璃平板B的长为30mm、宽为30mm、厚为2mm，其位置可上下调整。转子C直径为2.5mm（a为半径），长度为30mm.在整个试验过程中，hU共设置了3.25mm和4.25mm2个值，而hL恒定为2.25mm.
当转子旋转时，设定平板以下、虚线以内的区域为泵体，其他区域则可以简化为循环回路。试验介质为乙二醇，密度=1118.8kg/m3，运动黏性系数=22.1×10-6m2/s.定义2个量纲一的参数：Re和隔板间隔率S.Re=UL/，其中：U=a，L=2a；为转子的角速度，与转速n的关系为n/30.S=h/a.为试验用微小型泵的图片。
试验用微小型泵2试验系统整个试验系统包括控制部分与测量采集部分。控制部分包括稳压电源、步进电机、步进电机的驱动器以及控制器。试验控制系统图试验测量采集部分即整个PIV系统，PIV技术是随着计算机技术、数据采集技术、激光技术、图像处理技术以及高速摄影技术的发展，于上世纪末逐渐发展起来的一种崭新的流速测量技术。
由于决定泵主要性能的区域在泵体部分，因此，在此次试验中着重对微小型泵的泵体部分进行了拍摄，每次要拍摄50对单次曝光图片。PIV成像系统示意图试验拍摄区域示意图试验中S对应2个值，分别为3.2和3.6.每个S对应10个工况。为S=3.2时所对应的工况参数。数值计算控制方程及方法由于试验受到较多因素的影响，转子周围的流动状况不能清晰地被描绘出来。为了能够清楚地了解这部分的流动情况，并与试验互相验证，本文还采用了数值计算的方法对泵的内部流动进行研究。由试验可知，转子轴线方向的流动差别很小，可将泵的内部流动简化为二维定常层流运动。对于不可压缩的粘性流体，流动的控制方程为：uixi=0，683ujuixj=-1pxi+2uixjxj.
划分网格时采用适用性非常强的非结构化四面体网格，对空间导数项采用二阶精度的中心差分格式进行离散，采用SIMPLEC算法进行压力与速度的耦合求解。固定壁面采用无滑移无渗透边界条件，自由液面采用无剪切边界条件。
计算与试验结果的比较与分析使用互相关方法对20个工况下的试验数据进行初步处理，即对每个工况的50幅图像中各个点的速度取平均值，可以得出各个点的平均速度：u=150∑49i=0ui，v=150∑49i=0vi.
式中ui和vi分别表示每幅图像中各个点的x、y方向上的速度。根据出口端面上各个点的速度，显示了S=3.6、Re=20时泵体出口端面速度分布的试验与计算结果。2条曲线均采用小二乘法拟合而成，误差为±5.由可以看出：泵体出口端面的速度分布为典型的层流抛物线分布，计算值比试验值略大，两者吻合较好。
泵体出口端面的速度分布（S=3.6，Re=20）对微小型泵的内部速度分布进行进一步的处理，可以得到所在工况下泵体内部的流线分布。为2种工况下的泵体内部流线分布的试验与计算结果。由可以看出：S保持不变，Re增大，转子右上方的回旋涡面积减小，左上方的回旋涡面积增大。在试验过程中无法观测到的转子周围的流动情况，在计算结果中可以清晰地显示出来。
根据出口端面的速度分布，利用如下公式可以得到出口端面的体积流量Q与平均速度u：Q=d∫2h0u（y）dy，u=Q2dh.式中：u（y）为泵体出口端面x方向速度的分布函数；d为泵体宽度，d=30mm.
泵体内部流线分布、9分别为S=3.6时Q与u随Re的变化曲线。可以看出：S保持不变，随着Re的增大，即转Q随Re的变化曲线（S=3.6）u随Re的变化曲线（S=3.6）子转速不断增大，Q与u不断增大；当Re≤100时，Q、u与Re基本成线性关系。由于在计算过程中对一些约束条件进行了简化，因此计算值比试验值略大。由Re的物理意义可知，当Re不断增大，相对于流体黏性力而言，流体惯性力的作用效果不断增强，因而曲线的斜率不断减小。
为了表征各个工况下转子产生单位周向速度a时的u，引进量纲一的平均速度u′=ua.u′可以更加充分地反映出各个工况下流体的流动。
0为u′随Re的变化曲线。可以看出：S不变，随着Re的增大，u′不断减小；当Re≤100时，u′减小的幅度较小，黏性力的作用效果减弱并不明显；当Re>100时，相对流体的黏性力作用效果而言，流体的惯性力作用效果增大较为明显，故u′减小的幅度开始增大。
0u′随Re的变化曲线5结论根据偏置于两平板间转子两端剪切力不平衡的原理，本文设计加工了一种偏置式垂直转子微小型泵及其试验系统。通过对泵的内部流动进行PIV试验与数值计算研究，得到以下主要结论。
1）微小型泵的出口端面速度分布为典型的定常层流抛物线分布，符合流体的流动规律。
2）当Re≤100时，出口端面的平均速度、体积流量与Re基本成线性关系。
3）由试验和计算结果可知，本文研究的微小型泵能够有效地传输流体。
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