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.