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激光冲击波致动微泵的设计建模与研制

作　者: 程华旸
导　师: 熊良才
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 微泵激光冲击波扩张管 MEMS 流固耦合
分类号: TH38
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 23次
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内容摘要

作为微流体系统的核心部件、驱动源,专家学者对微泵开展了大量的研究,实现了众多应用。针对传统微泵结构复杂、制备困难等不足,本文提出了一种新型的基于激光冲击波力学效应的微泵驱动方法,使用该方法设计的微泵结构简单、易于制造、成本低,有利于微型化及与微机电系统(MEMS)集成。通过研究激光冲击波理论,认为激光冲击波可以应用于微泵的驱动。在研究国内外多种微泵设计后,针对激光冲击波驱动提出了设计无阀型微泵。通过CFX对无阀微泵关键部件—扩张/收缩管进行了性能分析,得出了扩张/收缩管内部流体流动规律,在此基础上设计了适用于本文的平面型无阀微泵。计算出无阀微泵的耦合模态,得出微泵驱动最佳频率。通过研究激光冲击波,得出激光功率密度的适用范围。通过流固耦合仿真验证了该驱动方法的可行性,研究激光的频率、占空比、功率密度、光斑直径等参数对微泵流量的影响并进一步分析了流量的稳定性。利用回归分析得出激光驱动微泵的最优参数,得出微泵获得最大流量的最优解。最后利用MEMS技术试制了微泵样机。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-18
  1.1 课题来源  8
  1.2 研究目的与意义  8-9
  1.3 激光驱动技术的发展概况  9-10
  1.4 微泵的国内外研究进展  10-17
  1.5 本文的主要工作  17-18
2 激光诱导冲击波理论及驱动微泵机理  18-22
  2.1 激光冲击波的形成  18-19
  2.2 激光冲击物理模型  19-21
  2.3 激光驱动微泵原理  21
  2.4 本章小结  21-22
3 无阀微泵性能分析  22-36
  3.1 无阀微泵及其工作原理  22-25
  3.2 结构参数对微泵性能影响的分析  25-35
  3.3 本章小结  35-36
4 激光驱动微泵的流固耦合分析  36-52
  4.1 微泵的有限元模型  36-40
  4.2 仿真结果与讨论  40-46
  4.3 参数优化模型回归分析  46-51
  4.4 本章小结  51-52
5 微泵样机的试制  52-58
  5.1 泵体制造  52-57
  5.2 微泵装配  57
  5.3 本章小结  57-58
6 总结与展望  58-59
  6.1 结论  58
  6.2 展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-64
附录一攻读学位期间发表学术论文目录  64-65
附录二回归程序  65-67

激光冲击波致动微泵的设计建模与研制

内容摘要

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