静电微泵动态特性和流量分析

发布时间：2017-12-29 19:09

  本文关键词：静电微泵动态特性和流量分析　出处：《燕山大学》2013年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：微机电系统(MEMS)的飞速发展已经取得了举世瞩目的成就。而微流体系统是MEMS的重要组成部分，微泵是其核心的执行部件。静电微泵是一种常见的微泵结构，具有响应时间短、功耗小、可靠性好等优点，并且与IC工艺兼容，具有广阔的应用前景。本文主要对静电微泵泵膜的振动特性和端口的流量特性进行了研究。 首先，本文建立了静电微泵泵膜无阻尼自由振动微分方程，求解了固有频率和模态振型，分析了模态振型的特点，以及泵膜结构参数对固有频率的影响。 其次，分析了静电微泵的静电驱动力，求解了泵膜在偏置电压作用下的静态位移；给出了防止泵膜静电吸合的条件，建立了静电微泵系统工作状态下的动力学方程，并使用KBM法求解了泵膜在偏置电压和压膜阻尼作用下的自由振动方程，以及在波动电压作用下的受迫振动方程。 研究了静电无阀微泵的端口特性，分析了微泵的效率。计算了几种不同工作参数下微泵的流量，研究了静电无阀微泵的流量输出特性，，分析了系统参数对静电微泵流量的影响。 考虑到直接对微泵结构参数进行优化时约束的复杂性，对优化问题作了适当简化，以泵膜在相同条件下的变形量为优化目标，对泵膜尺寸进行了优化。 借助有限元软件ANSYS对泵膜进行了模态分析，求解了前几阶模态振型和固有频率；并使用ANSYS耦合分析方法，求解了泵膜在偏置电压作用下的静态变形，验证了理论分析的合理性。
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【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH-39;TH38

【参考文献】

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本文编号：1351471