双腔并联压电驱动无阀微泵的研究
发布时间：2020-12-29 03:28
微流控系统在航空航天、生物芯片等诸多领域有着广泛的应用,是目前MEMS（微机电系统,Micro-Electro-Machanical System）研究的热点。微泵在微流控系统中驱动液体流动,是微流控系统中的核心部件之一。实现微泵的小型化、集成化,提高微泵的泵送性能,是微流控系统亟待解决的关键问题之一。基于收缩/扩散管的无阀微泵,以具有整流作用的收缩/扩散管代替单向阀,利用流道的不对称性实现流体的定向泵送,具有结构及工艺简单、不易堵塞、对泵送样品无限制等优点,成为现阶段微泵研究的热点。本文分析了大角度收缩/扩散管的流动特性和压电驱动器的工作原理,在此基础上设计并制作了并联式双腔压电微泵。首先,利用ANSYS软件对压电驱动器的振动模式进行了仿真分析,研究了压电振子金属层的半径、厚度对振子谐振频率、中心位移的影响;利用ANSYS FLOTRAN和CFX对微泵内流体流动特性进行了仿真分析,优化了收缩/扩散管的尺寸,得到了不同压强下流体流动的特性参数,如雷诺数、流速、管内压强分布等。利用MEMS技术,在<100>晶向的硅片上腐蚀出收缩/扩散管,在玻璃基片上腐蚀出圆形空腔作为泵腔,并...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
EHD泵的结构和原理示意图
压电驱动具有结构简单、响应迅速、致动力大、可控性和换能效率高等优点，目前利用压电驱动研制了多种压电微型泵，是研究最多的致动方式之一。1993年，瑞典的 E.st~e等人〔’5]研制出第一台根据收缩/扩散管原理的微泵，其示意图如图1.2所示。它采用小于20“的锥角，整体尺寸在厘米级，可用于输送气体和液体。图1.2第一台基于收缩扩张管的微泵示意图 Fig.1.2Thefirstdiffuser/nozzlemieroPumP1994年，德国的 T.Gerlach制作出【’“l第一台硅基无阀微泵，利用<100>硅片的各向异性，加工出了倾角为54.74“的四棱锥形管道，如图 1.3所示。Gerlach还首次分析了收缩/扩张管内的流动特性，提出了收缩/扩张管在单一方向上的整流特性只发生在腔内流体流动为湍流的情况下。0，改盆]:互ti了一gP一ez百l一bim
制出第一台根据收缩/扩散管原理的微泵，其示意图锥角，整体尺寸在厘米级，可用于输送气体和液体。图1.2第一台基于收缩扩张管的微泵示意图Fig.1.2Thefirstdiffuser/nozzlemieroPumP的T.Gerlach制作出【’“l第一台硅基无阀微泵，利用<1为54.74“的四棱锥形管道，如图1.3所示。Gerlach动特性，提出了收缩/扩张管在单一方向上的整流特性况下。
【参考文献】：
期刊论文
[1]无阀微泵动态特性的固液耦合分析[J]. 白兰,冯志庆,吴一辉. 机械工程学报. 2008(07)
[2]用ANSYS软件分析压电陶瓷的振动状态[J]. 雷辉,周双娥. 湖北大学学报(自然科学版). 2008(01)
[3]压电式振动给料器驱动部分的ANSYS分析[J]. 贺长生,张海峰,庞海文,刘卫星. 长春大学学报. 2008(02)
[4]生物芯片的引擎——微泵[J]. 苏奇名,刘世炳,陈涛. 北京生物医学工程. 2006(06)
[5]一种无阀压电微泵的研究[J]. 王海宁,崔大付,耿照新,刘长春,陈兴. 压电与声光. 2006(06)
[6]一种基于MEMS技术的压电微泵的研究[J]. 王海宁,崔大付,耿照新,陈兴. 传感器与微系统. 2006(08)
[7]一种新型压电式双向无阀微泵的研制[J]. 王蔚,田丽,鲍志勇,刘晓为,王喜莲,杨松涛. 传感技术学报. 2006(05)
[8]压电膜片的优化设计及在微泵中的应用[J]. 王蔚,刘晓为,陈伟平,鲍志勇. 压电与声光. 2006(02)
[9]压电驱动无阀微泵泵腔流场分析[J]. 王立文,高殿荣,杨林杰. 机床与液压. 2005(12)
[10]生物芯片压电微流体泵液-固耦合系统模态分析[J]. 鲁立君,吴健康. 固体力学学报. 2005(04)
硕士论文
[1]大粘度压电泵的理论和实验研究[D]. 张志宇.吉林大学 2006
本文编号：2944915
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
EHD泵的结构和原理示意图
压电驱动具有结构简单、响应迅速、致动力大、可控性和换能效率高等优点，目前利用压电驱动研制了多种压电微型泵，是研究最多的致动方式之一。1993年，瑞典的 E.st~e等人〔’5]研制出第一台根据收缩/扩散管原理的微泵，其示意图如图1.2所示。它采用小于20“的锥角，整体尺寸在厘米级，可用于输送气体和液体。图1.2第一台基于收缩扩张管的微泵示意图 Fig.1.2Thefirstdiffuser/nozzlemieroPumP1994年，德国的 T.Gerlach制作出【’“l第一台硅基无阀微泵，利用<100>硅片的各向异性，加工出了倾角为54.74“的四棱锥形管道，如图 1.3所示。Gerlach还首次分析了收缩/扩张管内的流动特性，提出了收缩/扩张管在单一方向上的整流特性只发生在腔内流体流动为湍流的情况下。0，改盆]:互ti了一gP一ez百l一bim
制出第一台根据收缩/扩散管原理的微泵，其示意图锥角，整体尺寸在厘米级，可用于输送气体和液体。图1.2第一台基于收缩扩张管的微泵示意图Fig.1.2Thefirstdiffuser/nozzlemieroPumP的T.Gerlach制作出【’“l第一台硅基无阀微泵，利用<1为54.74“的四棱锥形管道，如图1.3所示。Gerlach动特性，提出了收缩/扩张管在单一方向上的整流特性况下。
【参考文献】：
期刊论文
[1]无阀微泵动态特性的固液耦合分析[J]. 白兰,冯志庆,吴一辉. 机械工程学报. 2008(07)
[2]用ANSYS软件分析压电陶瓷的振动状态[J]. 雷辉,周双娥. 湖北大学学报(自然科学版). 2008(01)
[3]压电式振动给料器驱动部分的ANSYS分析[J]. 贺长生,张海峰,庞海文,刘卫星. 长春大学学报. 2008(02)
[4]生物芯片的引擎——微泵[J]. 苏奇名,刘世炳,陈涛. 北京生物医学工程. 2006(06)
[5]一种无阀压电微泵的研究[J]. 王海宁,崔大付,耿照新,刘长春,陈兴. 压电与声光. 2006(06)
[6]一种基于MEMS技术的压电微泵的研究[J]. 王海宁,崔大付,耿照新,陈兴. 传感器与微系统. 2006(08)
[7]一种新型压电式双向无阀微泵的研制[J]. 王蔚,田丽,鲍志勇,刘晓为,王喜莲,杨松涛. 传感技术学报. 2006(05)
[8]压电膜片的优化设计及在微泵中的应用[J]. 王蔚,刘晓为,陈伟平,鲍志勇. 压电与声光. 2006(02)
[9]压电驱动无阀微泵泵腔流场分析[J]. 王立文,高殿荣,杨林杰. 机床与液压. 2005(12)
[10]生物芯片压电微流体泵液-固耦合系统模态分析[J]. 鲁立君,吴健康. 固体力学学报. 2005(04)
硕士论文
[1]大粘度压电泵的理论和实验研究[D]. 张志宇.吉林大学 2006
本文编号：2944915
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