Методика расчета характеристики перистальтического насоса линейного типа с неполным сжатием рабочего органа

Вводная часть работы содержит краткие сведения о существующих перистальтических насосах и областях их применения. Отдельное внимание уделено применению миниатюрных перистальтических насосов с линейно расположенной трубкой. Для таких насосов существует достаточное количество экспериментальных исследований, но весьма ограниченное число работ посвящено моделированию течения в таких насосах. Целью работы является разработка методики расчета характеристики перистальтического насоса с линейно расположенной трубкой и несколькими выжимными элементами, которые сжимают ее в поперечном направлении не полностью, на основе квазистационарной модели и проверка применимости разработанной модели численным моделированием. Квазистационарная модель получена путем составления уравнения Бернулли для мгновенных значений скоростей и давлений для текущих движений выжимного элемента. Для оценки ограничений применимости квазистационарной модели были выполнены численные эксперименты в программе STAR-CCM+ с учетом возможности возникновения кавитации, для чего была использована модель «Эйлеровой многофазности». Численные эксперименты показали, что кавитация имеет место в интервалы времени, когда выжимной элемент насоса возвращается в начальное положение и давление в области сжатия уменьшается. Из сравнения расчетов с разной продолжительностью циклов работы насоса установлено, что кавитация существенна, только если выжимные элементы двигаются слишком быстро и время цикла насоса достаточно мало. Также было установлено, что колебания скорости жидкости внутри насоса наблюдаются при тех же условиях, что и кавитация. Сравнение результатов численного моделирования и расчетов по квазистационарной модели показало, что расчеты дают погрешность в интервалах времени, когда есть одновременное движение выжимных элементов насоса. В результате проведения анализа полученных результатов сделан вывод, что разработанная квазистационарная модель может применяться для расчетов, если вязкость перекачиваемой жидкости не меньше 40 мПа·с и если частота работы насоса достаточно мала, чтобы в насосе не возникали указанные кавитация и колебания скорости.

перистальтический насос, уравнение Бернулли, ламинарное течение, кавитация