为解决非圆齿轮泵在流体输送过程中其大排量导致的剧烈流量脉动问题,提出一种将ADAMS-Simulink联合仿真与计算流体力学(CFD)数值模拟相结合的优化方法,实现齿轮泵转子平稳传动从而降低其流量脉动。分析高阶椭圆齿轮转子的传动特性,讨论齿轮偏心率及其阶数对传动比的影响,以卵形齿轮转子为例分析偏心率对流量脉动的影响;搭建基于Simulink和ADAMS的联合仿真模型,利用PID实现卵形齿轮泵转子的平稳传动,达到缓冲减振的目的;利用Fluent动网格技术,对卵形齿轮泵进行CFD数值仿真,并基于Visual Studio网络编程平台实现Fluent和Simulink之间的数据耦合,精确模拟转子平稳传动时的变速比关系。结果表明:转子平稳传动后其流量脉动降低30.72%,该方法能够在不改变齿轮泵内部结构的情况下平抑流量脉动,具有显著的优化效果。

针对连续血液净化系统的流量平衡问题,研制了精密柱塞式医用计量泵,通过严格控制实时输出流量和总流量,实现系统的流量平衡。设计了基于氧化锆陶瓷的径向柱塞泵,并进行物理模型建立和结构参数分析。对径向柱塞泵系统进行了流量特性分析和液压系统仿真分析,得出柱塞泵的最优设计参数和系统的最佳运行状态。根据仿真结果设计制作了陶瓷径向柱塞泵试验样机,对样机的流量特性进行了试验测试。结果显示,柱塞泵最佳运行状态在电动机转速120 r/min左右,且能满足最大流量10 L/h的总体要求。同时,出口流量具有较高稳定性和重复精度,流量指标满足相关医疗器械的设计和使用标准,能够在连续血液净化系统中实现系统流量平衡。