生物芯片无阀压电扩散管微流体泵流场数值模拟

发布时间：2021-04-13 01:45

　　微流体泵是生物芯片的核心流体驱动部件,它的结构及泵送特性直接影响着整个芯片系统的工作效率和应用范围。因此对它进行研究意义深远。目前,微流体泵种类已经不少,鉴于无阀压电扩散管微流体泵具有易加工、寿命长、低成本、适用范围广等优点,本文应用数值模拟方法对其流动特性进行了深入研究。本文应用浅水波浪模型对无阀扩散管微流体泵的周期性流动进行厚度平均近似, 并采用有限元/压强修正法求解二维周期性变化的流场、定量计算微泵流量及研究其逆压泵送特性。计算结果显示:（1）在微泵进出口扩散管的过流截面上流速有相位差和回流现象;（2）在压电膜周期振动的特定时间段,腔体和扩散管相接处出现明显的漩涡流动;（3）周期性变化的速度和压强之间存在相位差,即同频率而不同相位;（4）微流体泵的定向净流量主要来自于Navier-Stokes方程的非线性。而且,本文还定量计算研究了微泵扩散管几何尺寸、压电膜驱动特性以及流体粘性对微流体泵特性的影响,得出以下结论:（1）微流体泵存在一个最佳的扩散管长度;（2）扩散管小口端横截面形状设计为正方形是提高微泵流量的一个有效途径;（3）增加扩散管长度、提高压电膜振幅、缩小扩散管横截面积都可... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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高集成化纳升级DNA分析芯片

加工工艺的高难度而逐渐失去竞争力；相反，无阀微流工工艺而较具应用潜力。同时，微型无阀微流体泵具有设计的优点，因此成为集成化设计的首选，其流动特性预测，易于形成系列化产品。可以说，在微流量系统中。下面分别就目前几种主要的微流体泵的结构、原理和：基于表面电致亲水效应（CEW）表面张力微泵工作原理示性改变液体金属两端的表面张力来趋动液体运动的。起解液的毛细管里电荷沿 x方向均匀分布。如果在两个电极之溶液之间的电位势沿x方向发生改变，这诱导电荷重新分金属比低电荷密度区域的液体金属具有较强的可浸润性的表面张力小于左面的表面张力。此表面张力梯度导致液

达到泵送流体的目的。热驱动微泵：热驱动微泵是利用流体的热特性，例如热胀冷缩或者相变来驱动工作流体。图1.3为相变型热驱动微泵工作原理示意图[6,7]。相变型热驱动微泵是利用微细通道中流体热惯性小这一特点, 通过进行循环周期性加热使管内流体发生相变而实现泵送。在定常流动假设的条件下, 曲线1 表示当细管中无气体段时, 液体在高压PO的驱动下流向低压端P I , 压强呈线性分布；当管内存在一气体段, 而且气体段相对液体无运动时, 管内的压强分布呈曲线2 所示； 若气体段相对液体反方向运动


本文编号：3134382