吉林大学学报(工学版) ›› 2016, Vol. 46 ›› Issue (3): 818-823.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201603021

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微流体混合用双入口压电泵的研制

李立安1, 董景石1, 曾平1, 程光明2, 吴迪1   

  1. 1.吉林大学 机械科学与工程学院,长春 130022;
    2.浙江师范大学 精密机械研究所,浙江 金华 321004
  • 收稿日期:2015-03-30 出版日期:2016-06-20 发布日期:2016-06-20
  • 通讯作者: 董景石(1973-),男,副教授,博士.研究方向:微小机械.E-mail:dongjs@jlu.edu.cn
  • 作者简介:李立安(1985),男,博士研究生.研究方向:压电驱动技术.E-mail:ice1992@163.com
  • 基金资助:
    教育部高等学校科技创新工程重大项目培育基金项目(708028); 国家自然科学基金项目(51205366).

Development of dual-entrance piezoelectric pump used in micro fluidic mixing system

LI Li-an1, DONG Jing-shi1, ZENG Ping1, CHENG Guang-ming2, WU Di1   

  1. 1.College of Mechanical Science and Technology, Jilin University, Changchun 130022, China;
    2.Institute of Precision Machinery, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China
  • Received:2015-03-30 Online:2016-06-20 Published:2016-06-20

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摘要： 对双入口压电泵进行了结构设计及工作过程分析,推导了单腔体压电泵的输出流量与入口截面积的关系。搭建了双入口压电泵的试验测试系统,分别对单入口压电泵和双入口压电泵的输出性能进行试验测试。试验结果表明:双入口压电泵的最大输出流量比单入口压电泵提高77.4 mL/min;双入口压电泵的最大输出压力比单入口压电泵提高1.92 kPa,双入口压电泵可以实现两种流体的混合。理论分析及试验结果表明:双入口压电泵可以提高单腔体压电泵的输出性能,并实现两种流体的混合,同时通过控制双入口压电泵的驱动频率,可以实现对两种流体的变量混合。

关键词: 机械设计, 微流体混合, 压电泵, 双入口

Abstract: Structure design and working principle analysis of dual-entrance piezoelectric pump were carried out, and the relationship between output flow rate and the entrance area was inferred theoretically. The testing system was built and the output performances of single-entrance piezoelectric pump and dual-entrance piezoelectric pump were tested respectively. Testing results show that the maximum flow rate against zero back pressure of the dual-entrance piezoelectric pump is increased by 77.4 mL/min compared with single-entrance piezoelectric pump. The highest output pressure against zero flow rate of the dual-entrance piezoelectric pump is increased by 1.92 kPa compared with single-entrance piezoelectric pump. It is realizable for dual-entrance piezoelectric pump to achieve two kinds of micro fluid mixing. It turns out that the dual-entrance piezoelectric pump could enhance the output performance of single chamber piezoelectric pump, realize the mixing of two kinds of micro fluid, and variable mixing of two kinds of micro fluid by controlling the driving frequency of the pump.

Key words: mechanical design, micro fluid mixing, piezoelectric pump, dual-entrance

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[1] 荣波,李民权,黄成军,等. 一种非对称结构微流体混合器的设计与分析[J]. 微纳电子技术,2014,51(8):512-517.
Rong Bo,Li Min-quan,Huang Cheng-jun, et al. Design and analysis of an asymmetric structured microfluidc mixer[J]. Micronano Electronic Technology,2014,51(8):512-517.
[2] 郑利,张正,李丹,等. 基于声表面波技术的微流体混合及仿真[J].传感技术学报,2011,24(8):1098-1101.
Zheng Li,Zhang Zheng, Li Dan, et al. Microfluidic mixing and simulationvia surface acoustic wave driving[J]. Chinese Journal of Sensors and Actuators, 2011,24(8):1098-1101.
[3] Weng C H, Lien K Y, Yang S Y, et al. A suction-type pneumatic microfluidic device for liquid transport and mixing[J]. Microfluid Nanofluid, 2011,10(2):301-310.
[4] 赵天,杨志刚,刘建芳,等. 利用压电微泵驱动和脉动混合可控合成金纳米粒子[J]. 光学精密工程,2014,22(4):904-910.
Zhao Tian,Yang Zhi-gang, Liu Jian-fang,et al. Controlled synthesis of gold nanoparticles based on PZT micropump and pulsating mixing[J]. Optics and Precision Engineering,2014,22(4):904-910.
[5] 杨敬松,左春柽,连静,等. 基于数字微流控生物芯片的液滴调度算法[J]. 吉林大学学报:工学版,2007,37(6):1380-1385.
Yang Jing-song, Zuo Chun-cheng, Lian Jing, et al. Droplet scheduling algorithm for digital microfluidics-based biochips[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2007,37(6):1380-1385.
[6] 黄俊,张建辉,王守印. 多级“Y”型流管无阀压电泵的原理与试验验证[J]. 光学精密工程,2013,21(2):423-430.
Huang Jun, Zhang Jian-hui, Wang Shou-yin. Theory and experimental verification on valveless piezoelectric pump with multistage Y-shape tubes[J]. Optics and Precision Engineering,2013, 21(2):423-430.
[7] 白兰,吴一辉,张平. 基于MEMS的微流体混合器的研究与进展[J]. 哈尔滨工业大学学报,2004, 36(4):543-545.
Bai Lan, Wu Yi-hui, Zhang Ping. Investigation progress of microfluidic mixers based on MEMS[J]. Journal of Harbin Institute of Technology,2004,36(4):543-545.
[8] 张建辉,曹炳鑫,陈道根,等. 半球缺阻流体无阀压电泵的实验验证[J]. 光学精密工程,2014, 22(1):76-84.
Zhang Jian-hui, Cao Bing-xin, Chen Dao-gen, et al. Experimental verification on valve-less piezoelectric pump with hemisphere-segment bluff-body[J]. Optics and Precision Engineering,2014,22(1):76-84.
[9] 程光明,何丽鹏,曾平,等. 矩形压电振子式主动阀压电泵的设计及其性能[J]. 吉林大学学报:工学版,2010,40(3):720-724.
Cheng Guang-ming, He Li-peng, Zeng Ping, et al. Design and performance of piezoelectric pump with active valve actuated by rectangular piezoelectric vibrator[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition),2010,40(3):720-724.
[10] Park J H, Seo M Y, Ham Y B, et al. A study on high-output piezoelectric micropumps for application in DMFC[J]. Journal of Electroceramics, 2013,30(1-2):102-107.
[11] 孙长敬,褚家如. 新型压电驱动微流体混合器实验[J]. 纳米技术与精密工程,2006,4(2):132-135.
Sun Chang-jing, Chu Jia-ru. Experimental investigation of a new piezoelectric driven microfluidic mixer[J]. Nanotechnology and Precision Engineering,2006,4(2):132-135.
[1] 毕秋实,王国强,黄婷婷,毛瑞,鲁艳鹏. 基于DEM-FEM耦合的双齿辊破碎机辊齿强度分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1770-1776.
[2] 朱伟,王传伟,顾开荣,沈惠平,许可,汪源. 一种新型张拉整体并联机构刚度及动力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1777-1786.
[3] 刘建芳, 王记波, 刘国君, 李新波, 梁实海, 杨志刚. 基于PMMA内嵌三维流道的压电驱动微混合器[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1500-1507.
[4] 毛宇泽, 王黎钦. 鼠笼支撑一体化结构对薄壁球轴承承载性能的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1508-1514.
[5] 王涛, 伞晓刚, 高世杰, 王惠先, 王晶, 倪迎雪. 光电跟踪转台垂直轴系动态特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1099-1105.
[6] 贺继林, 陈毅龙, 吴钪, 赵喻明, 汪志杰, 陈志伟. 起重机卷扬系统能量流动分析及势能回收系统实验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1106-1113.
[7] 谢传流, 汤方平, 孙丹丹, 张文鹏, 夏烨, 段小汇. 立式混流泵装置压力脉动的模型试验分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1114-1123.
[8] 孙秀荣, 董世民, 王宏博, 李伟成, 孙亮. 整体抽油杆柱在油管内空间屈曲的多段式仿真模型对比[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1124-1132.
[9] 吉野辰萌, 樊璐璐, 闫磊, 徐涛, 林烨, 郭桂凯. 基于MBNWS算法的假人胸部结构多目标优化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1133-1139.
[10] 刘坤, 刘勇, 闫建超, 吉硕, 孙震源, 徐洪伟. 基于体外传感检测的人体站起动力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1140-1146.
[11] 刘志峰, 赵代红, 王语莫, 浑连明, 赵永胜, 董湘敏. 重载静压转台承载力与油垫温度场分布的关系[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 773-780.
[12] 曹婧华, 孔繁森, 冉彦中, 宋蕊辰. 基于模糊自适应PID控制的空压机背压控制器设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 781-786.
[13] 李锐, 张路阳, 刘琳, 武粤元, 陈世嵬. 基于相似理论的三跨桥梁磁流变隔振[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 787-795.
[14] 陈忠敏, 侯力, 段阳, 张祺, 杨忠学, 蒋易强. 新型摆线针轮行星减速器传动系统的振动特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 174-185.
[15] 刘念, 徐涛, 徐天爽, 胡贤磊, 刘维海. 基于差厚技术的汽车仪表板管梁轻量化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 199-204.
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[1] 刘松山, 王庆年, 王伟华, 林鑫. 惯性质量对馈能悬架阻尼特性和幅频特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 557 -563 .
[2] 初亮, 王彦波, 祁富伟, 张永生. 用于制动压力精确控制的进液阀控制方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 564 -570 .
[3] 李静, 王子涵, 余春贤, 韩佐悦, 孙博华. 硬件在环试验台整车状态跟随控制系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 577 -583 .
[4] 朱剑峰, 林逸, 陈潇凯, 施国标. 汽车变速箱壳体结构拓扑优化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 584 -589 .
[5] 胡兴军, 李腾飞, 王靖宇, 杨博, 郭鹏, 廖磊. 尾板对重型载货汽车尾部流场的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 595 -601 .
[6] 王同建, 陈晋市, 赵锋, 赵庆波, 刘昕晖, 袁华山. 全液压转向系统机液联合仿真及试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 607 -612 .
[7] 张春勤, 姜桂艳, 吴正言. 机动车出行者出发时间选择的影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 626 -632 .
[8] 马万经, 谢涵洲. 双停车线进口道主、预信号配时协调控制模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 633 -639 .
[9] 于德新, 仝倩, 杨兆升, 高鹏. 重大灾害条件下应急交通疏散时间预测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 654 -658 .
[10] 肖赟, 雷俊卿, 张坤, 李忠三. 多级变幅疲劳荷载下预应力混凝土梁刚度退化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 665 -670 .
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