Effects of Actuator Impact on the Nonlinear Dynamics of a - Tel - Hal

121 Pages·2015·19.17 MB·English

Effects of Actuator Impact on the Nonlinear Dynamics
of a Valveless Pumping System
Chi-Chung Wang
To cite this version:
Chi-Chung Wang. Effects of Actuator Impact on the Nonlinear Dynamics of a Valveless Pumping
System. Mechanics [physics.med-ph]. National Cheng Kung University, 2011. English. ￿NNT: ￿.
￿tel-00565356￿
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https://theses.hal.science/tel-00565356
Submitted on 11 Feb 2011
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國立成功大學
機械工程學系
博士論文
致動器衝擊對無閥流體驅動系統非線性動態響應之影響
Effects of Actuator Impact on the Nonlinear
Dynamics of a Valveless Pumping System
研究生: 王齊中
指導教授: 楊天祥博士
中華民國一百年 一月

Effects of Actuator Impact on the Nonlinear
Dynamics of a Valveless Pumping System
by
Chi-Chung Wang
e–mail: [email protected]
Submitted to the Department of Mechanical Engineering
in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of
DOCTOR OF PHILOSOPHY
at the
NATIONAL CHENG KUNG UNIVERSITY
January 2011

Effects of Actuator Impact on the Nonlinear
Dynamics of a Valveless Pumping System
Approved by
Dr. Tian-Shiang Yang, Thesis Supervisor
Department of Mechanical Engineering, National Cheng Kung University
Dr. Ming-Shaung Ju, Thesis Committee Chairman
Department of Mechanical Engineering, National Cheng Kung University
Dr. Chun-Liang Lai, Thesis Committee Member
Department of Mechanical Engineering, National Taiwan University
Dr. Shou-Shing Hsieh, Thesis Committee Member
Department of Mechanical and Electro–Mechanical Engineering
National Sun Yat Sen University
Dr. Sen-Yung Lee, Thesis Committee Member
Department of Mechanical Engineering, National Cheng Kung University
Dr. Chih-Yung Wen, Thesis Committee Member
Department of Aeronautics and Astronautics
National Cheng Kung University
Date Approved: 2011. 01. 12

摘要
無閥流體驅動現象廣泛存在於工程系統中與生物體內，且為其中工作流體輸送之重要助
力、甚或主力。本文中我們考慮以一由兩條硬管連結兩個可延展流體儲存槽所組成之封閉無
閥流體迴路，並為其建構了一套分段線性之總括參數數學模型，以期釐清擠壓致動器衝擊效
應對無閥流體驅動動態響應的影響，這是長久以來被忽略的重要課題。同時，漸近分析與數
值計算結果指出，擠壓頻率以及其他系統參數對於致動器與受壓槽間的交互作用具有重要的
影響，進而使得系統動態行為甚為豐富多樣。具體而言，在本文中我們除了利用漸進方法計
算致動器與受壓槽間各種不同的交互作用模式轉換之臨界頻率外，也針對前述數學模型進行
有系統的數值參數探討，從而歸納出系統動態響應之可能類型，以及各類型響應所對應之系
統參數範圍。不同類型的動態響應，對於系統平均流量將有截然不同的影響；也對平均壓力
產生趨勢上的改變。同時，藉由追蹤若干特徵相位角 (例如在一擠壓週期中，致動器與受壓
槽脫離或碰撞時的相位角) 隨擠壓頻率變動之趨勢，我們也明確地指認各類型系統動態響應
的關連性與演進過程。同時，系統的穩定性也透過線性穩定度分析法進行探討與歸納。整體
而言，我們透過一簡要物理模型，成功解釋擠壓致動器與受壓槽間的交互作用對系統動態響
應影響甚鉅，在工程設計實務上，必須謹慎考慮此衝擊效應以達成不同的工程目的。在基礎
理論研究方面，也對於無閥流體系統的根本機制探索有更進一步的貢獻。
關鍵字: 無閥流體系統驅動; Liebau 現象; 致動器衝擊效應; 非線性動力學.
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