發(fā)布時間：2022-07-20 12:13

　　微流控技術研究是當今世界的前沿科技領域之一,如何高效的驅動微流道中的流體是其發(fā)展的關鍵,現(xiàn)階段常用的驅動力有壓力、電場力、表面張力等。其中,磁流體動力學（magnetohydrodynamics,MHD）驅動是基于導電液體在電磁場中受到洛倫茲力而發(fā)生運動狀態(tài)變化的一種技術,因其具有結構簡單、可雙向泵浦以及操作電壓低等獨特優(yōu)點而得到關注�，F(xiàn)階段對于MHD驅動的研究方式主要是科學實驗,因其涉及電場、磁場以及流場的多物理場耦合,數(shù)值仿真分析難度較大,相關研究也較少。為了進一步研究和應用MHD驅動技術,對其的數(shù)值仿真分析成為現(xiàn)階段迫切需要解決的問題。本課題以微流控驅動技術中MHD驅動作為研究對象,完成了基本理論分析,通過數(shù)值仿真軟件建立了不同尺度、不同流道構型的物理模型,經(jīng)過求解計算得出流道內電場、磁場、流場等相關物理參量的分布,解決了其內部電磁場分布抽象、不易理解的難點,同時對仿真結果的合理、正確性給予驗證,為MHD驅動技術在微流控中的進一步發(fā)展應用提供了有力的輔助和驗證手段。本文首先分析了MHD驅動技術的基本理論,以經(jīng)典流體力學理論和經(jīng)典電磁學理論推導了在理想條件下的數(shù)學模型,得到在直流和... 

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀及文獻回顧
        1.2.1 基于MHD驅動技術的微泵
        1.2.2 基于MHD驅動技術的微流體網(wǎng)絡
        1.2.3 基于MHD驅動技術的微攪拌器
    1.3 MHD驅動技術的數(shù)值仿真發(fā)展與意義
    1.4 本文的研究內容及方法
第二章 MHD驅動基本理論
    2.1 流體力學基礎知識
        2.1.1 流體性質
        2.1.2 流體力學基本方程
    2.2 MHD驅動原理及特點
    2.3 MHD驅動的電磁特性分析
        2.3.1 直流MHD驅動
        2.3.2 交流MHD驅動
    2.4 流道尺寸的影響分析
    2.5 阻力對流體的影響分析
    2.6 電流加熱的影響分析
    2.7 本章小結
第三章 MHD驅動技術的數(shù)值仿真
    3.1 數(shù)值仿真方法與軟件介紹
        3.1.1 數(shù)值仿真求解方法及分類
        3.1.2 Comsol Multiphysics軟件簡介
        3.1.3 數(shù)值仿真流程及假設條件
    3.2 MHD驅動技術的數(shù)值仿真前處理
        3.2.1 物理模型建立
        3.2.2 邊界條件設置
        3.2.3 網(wǎng)格剖分
        3.2.4 求解設置
    3.3 MHD驅動技術的數(shù)值仿真結果分析
        3.3.1 磁場分析
        3.3.2 電勢、電場分析
        3.3.3 洛倫茲力分析
        3.3.4 流場分析
    3.4 MHD驅動技術的數(shù)值仿真驗證
    3.5 本章小結
第四章 微米尺度下不同形狀流道MHD驅動仿真
    4.1 矩形流道MHD驅動仿真前處理
        4.1.1 物理模型建立及邊界條件設置
        4.1.2 網(wǎng)格剖分及求解器設置
    4.2 矩形流道MHD驅動仿真結果分析
        4.2.1 磁場及電場分析
        4.2.2 流場分析
    4.3 梯形流道MHD驅動仿真分析
        4.3.1 參數(shù)設置
        4.3.2 結果分析
    4.4 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 工作總結
    5.2 前景展望
參考文獻
附錄 攻讀碩士學位期間撰寫的論文
致謝



本文編號：3663981