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(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，微流體驅(qū)動(dòng)與混合技術(shù)的研究已逐漸成為MEMS研究的一個(gè)熱點(diǎn)。微流體混合器是一種可進(jìn)行微量液體混合、流體方向控制的MEMS系統(tǒng)器件，在化學(xué)分析、生物及化學(xué)傳感、核酸排序及分析等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。超聲波微流體混合器利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生的超聲振動(dòng)在流體介質(zhì)中產(chǎn)生聲場，在聲輻射壓力作用下，對(duì)流體的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生擾動(dòng)，加速流體混合。超聲波微流體混合器能有效促進(jìn)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(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 本文概述了微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)及微流體系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)目前的幾種微流體驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)作了介紹，對(duì)國內(nèi)外微流體混合器的研究現(xiàn)狀進(jìn)行闡述?；趬弘娞沾傻哪鎵弘娦?yīng)及其材料特性和頻率特性，簡述了駐波的形成，通過對(duì)聲輻射壓力機(jī)理的研究，得出超聲波微流體混合器驅(qū)動(dòng)流體混合的機(jī)理。
　　 介紹了超聲波微流體混合器有限元分析理論基礎(chǔ)?；谟邢拊?，建立了壓電陶瓷的有限元模型進(jìn)行了

3、推導(dǎo)，介紹了耦合場分析、模態(tài)分析和諧響應(yīng)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(yīng)分析，激勵(lì)出所需振型，驗(yàn)證了頻率特性，為流體單元的分析打下基礎(chǔ)；通過瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，得出施加交流電壓激勵(lì)后，圓盤形壓電振子的運(yùn)動(dòng)狀況，為混合器流固耦合分析打下基礎(chǔ)；在ANSYS Workbench中建立了微