微流體泵是生物芯片的核心流體驅(qū)動部件,它的結(jié)構(gòu)及泵送特性直接影響著整個芯片系統(tǒng)的工作效率和應(yīng)用范圍。因此對它進(jìn)行研究意義深遠(yuǎn)。目前,微流體泵種類已經(jīng)不少,鑒于無閥壓電擴(kuò)散管微流體泵具有易加工、壽命長、低成本、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),本文應(yīng)用數(shù)值模擬方法對其流動特性進(jìn)行了深入研究。本文應(yīng)用淺水波浪模型對無閥擴(kuò)散管微流體泵的周期性流動進(jìn)行厚度平均近似, 并采用有限元/壓強(qiáng)修正法求解二維周期性變化的流場、定量計(jì)算微泵流量及研究其逆壓泵送特性。計(jì)算結(jié)果顯示:（1）在微泵進(jìn)出口擴(kuò)散管的過流截面上流速有相位差和回流現(xiàn)象;（2）在壓電膜周期振動的特定時(shí)間段,腔體和擴(kuò)散管相接處出現(xiàn)明顯的漩渦流動;（3）周期性變化的速度和壓強(qiáng)之間存在相位差,即同頻率而不同相位;（4）微流體泵的定向凈流量主要來自于Navier-Stokes方程的非線性。而且,本文還定量計(jì)算研究了微泵擴(kuò)散管幾何尺寸、壓電膜驅(qū)動特性以及流體粘性對微流體泵特性的影響,得出以下結(jié)論:（1）微流體泵存在一個最佳的擴(kuò)散管長度;（2）擴(kuò)散管小口端橫截面形狀設(shè)計(jì)為正方形是提高微泵流量的一個有效途徑;（3）增加擴(kuò)散管長度、提高壓電膜振幅、縮小擴(kuò)散管橫截面積都可... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

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高集成化納升級DNA分析芯片

加工工藝的高難度而逐漸失去競爭力；相反，無閥微流工工藝而較具應(yīng)用潛力。同時(shí)，微型無閥微流體泵具有設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，因此成為集成化設(shè)計(jì)的首選，其流動特性預(yù)測，易于形成系列化產(chǎn)品�？梢哉f，在微流量系統(tǒng)中。下面分別就目前幾種主要的微流體泵的結(jié)構(gòu)、原理和：基于表面電致親水效應(yīng)（CEW）表面張力微泵工作原理示性改變液體金屬兩端的表面張力來趨動液體運(yùn)動的。起解液的毛細(xì)管里電荷沿 x方向均勻分布。如果在兩個電極之溶液之間的電位勢沿x方向發(fā)生改變，這誘導(dǎo)電荷重新分金屬比低電荷密度區(qū)域的液體金屬具有較強(qiáng)的可浸潤性的表面張力小于左面的表面張力。此表面張力梯度導(dǎo)致液

達(dá)到泵送流體的目的。熱驅(qū)動微泵：熱驅(qū)動微泵是利用流體的熱特性，例如熱脹冷縮或者相變來驅(qū)動工作流體。圖1.3為相變型熱驅(qū)動微泵工作原理示意圖[6,7]。相變型熱驅(qū)動微泵是利用微細(xì)通道中流體熱慣性小這一特點(diǎn), 通過進(jìn)行循環(huán)周期性加熱使管內(nèi)流體發(fā)生相變而實(shí)現(xiàn)泵送。在定常流動假設(shè)的條件下, 曲線1 表示當(dāng)細(xì)管中無氣體段時(shí), 液體在高壓PO的驅(qū)動下流向低壓端P I , 壓強(qiáng)呈線性分布；當(dāng)管內(nèi)存在一氣體段, 而且氣體段相對液體無運(yùn)動時(shí), 管內(nèi)的壓強(qiáng)分布呈曲線2 所示； 若氣體段相對液體反方向運(yùn)動


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