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《無閥壓電微流體泵工作特性與結(jié)構(gòu)參數(shù)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com第44卷第11期機械工程學(xué)報vol-44No．112008年11月CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERINGNov．2008DoI：lO．3901，JME．2008．11．121無閥壓電微流體泵工作特性與結(jié)構(gòu)參數(shù)木魯立君吳健康2(1．華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院武漢430074；2．武漢光電國家實驗室武漢430074)摘要：根據(jù)平面無閥壓電微流體泵的結(jié)構(gòu)特點，采用厚度平均的淺水模型和有限元法，得到微流體泵液體一振動片耦合方程。耦合方程的模態(tài)分析給出硅片一階模態(tài)自然頻率和振型，以及硅片振幅一
2、頻率關(guān)系。在模態(tài)分析之后，加入壓電力考察振動片響應(yīng)、微泵流動特征和微泵流量。同時研究微泵結(jié)構(gòu)參數(shù)(微泵壓電片半徑、擴散管長度、最小寬度、擴散張角)對微流體泵液一固耦合系統(tǒng)的自然頻率、振動片振幅和微泵流量的影響，得出對微流體泵優(yōu)化設(shè)計有重要意義的結(jié)果。關(guān)鍵詞：壓電微流體泵淺水方程模型液體一振動片耦合方程中圖分類號：TG156WorkingBehaviorandStructureParameterofValvelessPiezoelectricMicropumpsLULijunWUJiankang(1．SchoolofCivilEngineering&Mecha
3、nics，HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074；2．WuhanNationalLaboratoryforOptoelectronics，Wuhan430074)Abstract：Basedonthecharacteristicofplanarvalvelesspiezoelectricmicropumpsthickness-averagedshallowwatermodelandfiniteelementmethodareemployedtodevelopaliquid·di~hragmco
4、upledequationofthemicropump．Themodeanalysisofcoupledequationiscarriedoutforthefirst-ordernaturalfrequency,vibrationshapeandtheamplitude·frequencyrelationofthesilicondiaphram．Aftermodeanalysis，piezoelectricforceisimposedtoinvestigatediaphragmresponse，flowbehaviorandflowrateofmicropu
5、mp．Theefectsofthestructureparameters(thelength，theminimumwidthandthedifuseangleofthemicro-difuser,andtheradiusofpiezoelectricpatch)onthenaturalfrequencyofliquid-solidcoupledsystem，thediaphragmamplitudeandtheflowrateofthemicropumpsarestudied．Significantresultsareobtainedforoptimalde
6、signofthemicropumps．Keywords：PiezoelectricmicropumpsShallowwaterequationmodelLiquid—diaphragmcoupledequation工作效率，增加流量的必要條件。文獻[3]還表明，0前言微泵液體流動和硅振動膜的動力耦合作用大大降低微泵系統(tǒng)自然頻率除了頻率因素之外，微流體泵微流體泵是生物芯片(微流體分析系統(tǒng))最重要流量還與微泵的結(jié)構(gòu)形狀密切相關(guān)。泵腔和進出口的流體驅(qū)動部件，其中無閥壓電微流體泵因為具有微擴散管幾何結(jié)構(gòu)，大小尺度也是提高流量的關(guān)鍵易加工、運行可靠、壽命長以及成本低
7、等優(yōu)點】，參數(shù)。文獻[4】研究了微擴散管形狀尺度對微泵流量已經(jīng)大量應(yīng)用。壓電微流體泵由是由壓電片、硅片的影響。綜合外電場頻率和微流體泵優(yōu)化的結(jié)構(gòu)尺(或玻璃，PDMS等)、工作流體和進出口微擴散管度可以得到比較理想的流量效率，這是微流體泵優(yōu)組成的一個復(fù)雜的液一固耦合系統(tǒng)。已有研究表化設(shè)計的重要目標。明【3】，當(dāng)壓電驅(qū)動頻率接近微泵系統(tǒng)一階自然頻率微流體泵除了能滿足一定的功能要求以外，人時，硅片振動膜獲得可能最大振幅，這是提高微泵們希望通過結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化，盡可能提高微泵的流量效率。近些年有不少人對微泵結(jié)構(gòu)參數(shù)進行分析研究。JIANG等pJ、OLSSON等以及SI
8、NGHAL·國家自然科學(xué)基金資助項H(1047203
