仿生研究以其独特的优势保持着旺盛的生命力,仿生设计的产品已存在于国民生活的各个角落,仿生研究的方法也被应用于人类科学研究的各个领域。心脏是脊椎动物血液循环的动力器官,其强大的泵血能力,使生物体保持着生机和活力,其泵血功能对人类的技术研究同样具有重要的借鉴作用。本课题是在国家自然科学基金项目——仿生射流表面减阻特性及减阻机理研究(51275102)的支持下进行的。本文基于仿生研究的理论和方法,以心脏为生物原型,研制一款可为仿鲨鱼鳃部呼吸射流减阻系统提供射流的仿心脏结构流体驱动泵。首先,研究仿心脏结构流体驱动泵的生物原型方案。从心脏的结构和功能分析入手,通过研究心脏的内部构造及其泵血机理,提出了仿心脏结构的流体驱动泵结构原理和仿心脏泵血的原型方案;通过分析鱿鱼肌肉结构及收缩机理,建立了基于IPMC驱动的仿鱿鱼肌肉结构的流体驱动泵动力驱动方法。其次,基于生物原型研究结果,设计仿心脏结构流体驱动泵。根据心脏结构及功能原型,设计了模拟心脏半心的流体驱动泵结构和仿心脏泵血机理的工作策略;根据鱿鱼肌肉结构原型,设计了由IPMC直线单元组成的流体驱动泵驱动环结构。然后,采用仿真分析和数值模拟方法,研究仿心脏结构流体驱动泵的输出性能。通过ADAMS软件对柔性IPMC作用下的流体驱动泵工作过程进行仿真,分析了流体驱动泵腔室的收缩特性;基于腔室的收缩参数,研究了流体驱动泵的流量、流速以及腔室压力等输出参数,并针对单个泵流量不均匀系数较大的问题,提出了5泵组合输出的优化方案;采用FLUENT软件对不同流量下的单向瓣膜阀内部流场进行数值模拟,研究了其流动损失因素,得到了损失水头与输入流量的函数关系。最后,研究仿心脏结构流体驱动泵的3D打印加工实现。通过分析UP2!型3D打印机的加工工艺参数,制定了流体驱动泵零件的加工方案并完成其样机3D打印制造;通过对流体驱动泵的驱动环结构进行测试实验,验证了设计结构的可行性。