【摘要】：被动截止阀是在压电振子与流体的共同作用下产生周期性变形,实现开启与关闭动作,形成泵的截止能力。一般阀的固有频率很低,而压力变化频率和压电泵的驱动频率一致,要高于阀的固有频率;由于频率比λ=ω/ωn很大,阀的稳态振幅很小,因此阀片开启量很大程度上决定于阀的静态变形。
被动截止阀是在压电振子与流体的共同作用下产生周期性变形,实现开启与关闭动作,形成泵的截止能力。为了简化分析,将阀片等效为弹簧质量系统,振动方程为:
式中,Mν为阀片等效质量,Kν为阀片等效刚度,ppump为作用于阀片两侧的压力差,与压电振子变形能力有关。
如果考虑流体附加质量以及材料本身的黏性情况,阀片振动方程为:
式中,Ma为附加等效质量,Cν为等效阻尼系数。
假设压电泵工作时采用正弦交流电驱动,那么作用于阀片上的压力差也是正弦函数,即Ppump=P0sin(ωt+φ0),求解方程得到阀片稳态响应为:
式中,
为考虑附加质量的基频,φ为阀片工作的滞后相位角,ζ=Cν/[2(Ma+Mν)ωn]为相对阻尼系数(或阻尼比)。
由此可知:阀的振动频率与泵腔压差变化的频率相同,当压差达到阀的临界开启压力时,阀片打开,因此阀片开启总要滞后于压力变化。一般阀的固有频率很低,而压力变化频率和压电泵的驱动频率一致,要高于阀的固有频率;由于频率比λ=ω/ωn很大,阀的稳态振幅很小,因此阀片开启量很大程度上决定于阀的静态变形。
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