Методы расчета подачи перистальтического насоса линейного типа


Аннотация

В работе исследуется насос перистальтического принципа действия, в котором сжатие упругого рабочего органа осуществляется при помощи толкателей в одном и том же месте в поперечном направлении. Рассмотрено два возможных режима работы насоса, которые отличаются алгоритмом срабатывания толкателей. При работе насоса в одном режиме упругий рабочий орган насос сжимается толкателями так, что канал насоса в любой момент времени полностью сжат одним из толкателей и подача зависит от геометрических параметров насоса и частоты срабатывания толкателей. Другой режим отличается тем, что есть промежутки времени, когда упругий рабочий орган не сжат ни одним толкателем. В этом случае подача насоса зависит также и от перепада давления. Для первого режима работы насоса получено аналитическое решение, в то время как для другого режима применялось двухмерное численное моделирование при помощи универсального программного пакета для решения задач гидродинамики Star-CCM+, в котором уравнения количества движения и уравнение неразрывности решаются методом контрольного объема. Для проверки точности полученных решений была использована экспериментальная установка, в которой упругий рабочий орган представляет собой пластиковая трубку, а в качестве толкателей используются три стальные пластины, приводимые в движение при помощи электромагнитов. Сравнение результатов расчетов с полученными экспериментальными данными показало, что для первого режима работы насоса предложенное аналитическое решение имеет очень хорошее совпадение с экспериментальными данными при условии, что площадь поперечного сечения сжатой трубки определено с достаточной точностью. Для точного определения площади поперечного сечения трубки был использован программный пакет SolidWorks Simulation. В сравнении с точным решением, значение площади поперечного сечения трубки, рассчитанное приближенно, вносит погрешность 10 %. Сравнение результатов экспериментов с результатами численного двухмерного моделирование для второго режима работы насоса показало, что двухмерная численная модель описывает течение в насосе с точностью, достаточной для предварительных расчетов насоса.

Об авторах

А. А. Шейпак
Московский государственный индустриальный университет
Россия


А. И. Гришин
Московский государственный индустриальный университет
Россия


В. Н. Чичерюкин
Московский государственный индустриальный университет
Россия


Список литературы

1. Михеев А.Ю. Исследование характеристики и повышение надежности насосов перистальтического принципа действия: дис. … канд. техн. наук. Уфа , 2004. 168 c

2. Faraji A., Razavi M., Fatouraee N. Linear peristaltic pump device design // Applied Mechanics and Materials. 2014. Vol. 440. Advanced Materials & Sports Equipment Design. P. 199-203

3. Mermone A.V., Mazumdar J.N., Lucas S.K. A Mathematical Study of Peristaltic Transport of a Casson Fluid // Mathematical and Computer Modelling. 2002. Vol. 35, no. 7-8. P. 895-912. DOI: 10.1016/S0895-7177(02)00058-4

4. Walker S., Shelley M. Shape Optimization of Peristaltic Pumping // Journal of Computational Physics. 2010. Vol. 229, no. 4. P. 1260-1291. DOI: 10.1016/j.jcp.2009.10.030

5. Sucharitha G., Streenadh S., Lakshminarayana P. Non-linear Peristaltic Flow of Pseudoplastic Fluid in an Asymmetric Channel with porous medium // International Journal of Engineering Science and Technology. 2013. Vol. 5, no. 1. P. 106-113

6. Бондарчук Е.Н., Колбасов Е.В., Разваляев В.Н. Роторно-перистальтический насос-компрессор ДКР-1Б. Новосибирск, 1996. 13 с. (Препринт / РАН, Сиб. отд-ние. Институт теплофизики; № 276-96)

7. Кускова М.А. Гидравлические характеристики перистальтических насосов // Нефтяное хозяйство. 2008. № 1. С . 104-106

8. Shkolnikov V., Ramunas J., Santiago J.G. A self-priming, roller-free, miniature, peristaltic pump operable with a single, reciprocating actuator // Sensors and Actuators A: Physical. 2010. Vol. 160, no. 1-2. P. 141-146. DOI: 10.1016/j.sna.2010.04.018

9. Алямовский А.А. Инженерные расчеты в SolidWorks Simulation . М .: ДМК Пресс , 2010. 464 с

10. Харламов С.Н. Алгоритмы при моделировании гидродинамических процессов. Томск: Изд-во ТПУ, 2008. 80 с

11. Butcher J.C. Numerical Methods for Ordinary Differential Equations. England: John Wiley & Sons, Ltd., 2008. 482 p


Дополнительные файлы

Для цитирования: Шейпак А.А., Гришин А.И., Чичерюкин В.Н. Методы расчета подачи перистальтического насоса линейного типа. Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. 2015;(1):12-25.

For citation: ., ., . . Machines and Plants: Design and Exploiting. 2015;(1):12-25.

Просмотров: 307

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2412-592X (Online)