超聲波微流體混合器的理論分析與仿真研究.pdf

1、隨著MEMS技術在生物醫(yī)學工程領域的廣泛應用，微流體驅(qū)動與混合技術的研究已逐漸成為MEMS研究的一個熱點。微流體混合器是一種可進行微量液體混合、流體方向控制的MEMS系統(tǒng)器件，在化學分析、生物及化學傳感、核酸排序及分析等領域有著廣泛的應用前景。超聲波微流體混合器利用壓電陶瓷的逆壓電效應產(chǎn)生的超聲振動在流體介質(zhì)中產(chǎn)生聲場，在聲輻射壓力作用下，對流體的運動產(chǎn)生擾動，加速流體混合。超聲波微流體混合器能有效促進微流體快速、有效混合，具有控制方法

2、簡單、利于小型化等優(yōu)點，具有廣泛的應用前景。
　　 本文概述了微機電系統(tǒng)(MEMS)及微流體系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，對目前的幾種微流體驅(qū)動與控制技術作了介紹，對國內(nèi)外微流體混合器的研究現(xiàn)狀進行闡述?；趬弘娞沾傻哪鎵弘娦捌洳牧咸匦院皖l率特性，簡述了駐波的形成，通過對聲輻射壓力機理的研究，得出超聲波微流體混合器驅(qū)動流體混合的機理。
　　 介紹了超聲波微流體混合器有限元分析理論基礎?；谟邢拊?，建立了壓電陶瓷的有限元模型進行了

3、推導，介紹了耦合場分析、模態(tài)分析和諧響應分析理論、理想介質(zhì)的基本方程、聲波的有限元分析理論以及聲固耦合問題。
　　 利用ANSYS有限元分析軟件，建立圓盤形壓電振子模型，通過有限元模態(tài)分析，得到模型的固有頻率和振型；通過諧響應分析，激勵出所需振型，驗證了頻率特性，為流體單元的分析打下基礎；通過瞬態(tài)動力學分析，得出施加交流電壓激勵后，圓盤形壓電振子的運動狀況，為混合器流固耦合分析打下基礎；在ANSYS Workbench中建立了微