生物芯片压电微流体泵液-固耦合系统模态分析

对压电微流体泵粘性流体周期流动进行厚度积分平均近似,得到包含粘性的,非线性浅水波动方程,并采用有限元法得到微泵液体压强矩阵方程.液体压强矩阵方程和压电硅片振动有限元方程耦合,得到一个包含微泵进出口扩散管的液-固耦合系统振动方程.液-固耦合系统的模态分析结果表明,微泵液-固耦合系统的自然频率比不耦合的硅片振动自然频率低很多.随着微泵厚度的减少,液体附加质量和粘性阻尼对耦合系统自然频率的影响更加明显.同时发现,对应的压电片振型函数在液-固耦合前后没有明显变化.还给出硅片一阶模态的振幅-频率特征曲线.对薄型无阀压电微流体泵,浅水波模型合理地表达了微泵液体流动和压电硅片振动的相互作用,以及液体附加质量和粘性阻尼对微泵液-固耦合系统动力特征的影响.

无阀压电微流体泵工作特性与结构参数

根据平面无阀压电微流体泵的结构特点,采用厚度平均的浅水模型和有限元法,得到微流体泵液体-振动片耦合方程。耦合方程的模态分析给出硅片一阶模态自然频率和振型,以及硅片振幅-频率关系。在模态分析之后,加入压电力考察振动片响应、微泵流动特征和微泵流量。同时研究微泵结构参数(微泵压电片半径、扩散管长度、最小宽度、扩散张角)对微流体泵液—固耦合系统的自然频率、振动片振幅和微泵流量的影响,得出对微流体泵优化设计有重要意义的结果。

压电微流体泵液-固耦合系统流动特性

该文采用厚度积分平均的浅水模型和有限元法,得到压电微流体泵液体-硅振动片动力耦合振动方程。液-固耦合系统的模态分析给出硅片一阶模态自然频率和振型,以及硅片振幅-频率关系曲线。在模态分析基础上,加入压电效应,计算压电-硅片在外加电场作用下的振动响应。文中采用有限体积法计算微流体泵周期流动,得到微泵流量-频率的特征曲线,以及泵腔周期流动规特征。数值结果表明,在给定外加电压时,可以确定一个使微泵流量最大的工作频率。

生物芯片无阀压电微流体泵流场数值研究

采用浅水波模型把浅薄形微泵的三维流动近似为二维厚度平均流动,并采用有限元/压强修正法求解水平流场和计算微泵流量.数值结果表明:1)在微泵扩散管的过流截面上流速有时间相位差和回流现象.2)微泵在吸流末期泵腔出现对称旋涡.3)微流体泵的定向净流量来自于Navier_Stokes方程的非线性.还给出微泵流量与扩散管长宽比、厚宽比、液体粘度和进出口反压差的定量关系.通过参数优化可以使微泵得到尽可能大的流量.

生物芯片压电微流体泵扩散管液体流量效率分析

微型扩散管是生物芯片压电微流体泵最重要的部件。它的流量效率是微流体泵关键技术之一。本文对矩形截面的微型扩散管流动进行无量纲分析 ,并采用CFD软件FLUENT对微型扩散管液体三维流动进行大量的数值实验。计算表明 ,微扩散管流量与扩散管结构几何参数 ,压强差 ,液体性质密切相关 ,并得到扩散管流量效率随无量纲参数 (雷诺数、长宽比、厚宽比和扩散角 )

微流体泵制造技术及合成橡胶材料RTV615分析

介绍了通过多层软刻蚀技术来设计和制造微型液流旋转式泵,研究如何利用其实现生物科学中的高分子化合物等低层流液流的控制。介绍了泵的制造工艺以及合成橡胶材料RTV615的特点,制造过程中使用到的主要仪器和设备。指出了制造工艺方面有待解决的问题并对微流体泵的前景作了展望。

磁流体微泵研究进展及其关键问题

磁流体(magnetohydrodynamics,MHD)微泵没有机械部件,但能够产生连续的流动,是当前电磁生物的研究热点之一。本文在详细阐述MHD微泵的工作原理、介绍交流磁流体(AC MHD)微泵和直流磁流体(DC MHD)微泵典型样机的基础上,着重分析了MHD微泵的电化学反应、微尺度下的电磁流体动力学以及微加工技术和材料等关键科学技术问题。

超磁致伸缩薄膜转换器及其在微流体元件中的应用

在介绍超磁致伸缩材料特性的基础上 ,分析了超磁致伸缩薄膜转换器的结构原理和性能特点 ,着重阐述了超磁致伸缩薄膜转换器在微流体元件 (如微流体泵和阀等 )中的应用并总结了超磁致伸缩薄膜微转换器的最新研究成果及应用研究现状。分析结果表明 :该类材料具有磁致伸缩应变大 ,非接触驱动 ,结构简单 ,响应快和精度高等优点 ,它的出现为微流体元件的驱动提供了一个更新更有效的方法 ,具有良好的应用前景。

三维交流电渗流泵的流量增强效果

在交流电渗流(ACEO)泵的研究中,一般忽略电极厚度的影响;而三维交流电渗流泵通过将电极厚度设计成台阶形式后,可以大大提高电渗流泵的流量。数值研究了电极台阶高度对三维交流电渗流泵流量的影响。研究发现:在驱动电压幅值不变的条件下,随着台阶高度的增加,三维交流电渗流泵流量也会增大;而当台阶高度增加到一定程度后,流量又会随着台阶高度的增加而减小。因此,在三维交流电渗流泵的设计制造中,需要优化电极的台阶高度,选择合适的台阶高度可以极大地提高电渗流泵的流量。通过和传统交流电渗流泵的比较,还研究了三维交流电渗流泵对流量的增强效果。结果表明:在相同模型尺寸参数下,优化台阶高度后的三维交流电渗流泵能极大提高流量。