微流控技術(shù)研究是當(dāng)今世界的前沿科技領(lǐng)域之一,如何高效的驅(qū)動微流道中的流體是其發(fā)展的關(guān)鍵,現(xiàn)階段常用的驅(qū)動力有壓力、電場力、表面張力等。其中,磁流體動力學(xué)（magnetohydrodynamics,MHD）驅(qū)動是基于導(dǎo)電液體在電磁場中受到洛倫茲力而發(fā)生運(yùn)動狀態(tài)變化的一種技術(shù),因其具有結(jié)構(gòu)簡單、可雙向泵浦以及操作電壓低等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)而得到關(guān)注�，F(xiàn)階段對于MHD驅(qū)動的研究方式主要是科學(xué)實(shí)驗(yàn),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(guān)研究也較少。為了進(jìn)一步研究和應(yīng)用MHD驅(qū)動技術(shù),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(qū)動技術(shù)中MHD驅(qū)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(gòu)型的物理模型,經(jīng)過求解計(jì)算得出流道內(nèi)電場、磁場、流場等相關(guān)物理參量的分布,解決了其內(nèi)部電磁場分布抽象、不易理解的難點(diǎn),同時對仿真結(jié)果的合理、正確性給予驗(yàn)證,為MHD驅(qū)動技術(shù)在微流控中的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用提供了有力的輔助和驗(yàn)證手段。本文首先分析了MHD驅(qū)動技術(shù)的基本理論,以經(jīng)典流體力學(xué)理論和經(jīng)典電磁學(xué)理論推導(dǎo)了在理想條件下的數(shù)學(xué)模型,得到在直流和... 

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)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(nèi)外研究現(xiàn)狀及文獻(xiàn)回顧
        1.2.1 基于MHD驅(qū)動技術(shù)的微泵
        1.2.2 基于MHD驅(qū)動技術(shù)的微流體網(wǎng)絡(luò)
        1.2.3 基于MHD驅(qū)動技術(shù)的微攪拌器
    1.3 MHD驅(qū)動技術(shù)的數(shù)值仿真發(fā)展與意義
    1.4 本文的研究內(nèi)容及方法
第二章 MHD驅(qū)動基本理論
    2.1 流體力學(xué)基礎(chǔ)知識
        2.1.1 流體性質(zhì)
        2.1.2 流體力學(xué)基本方程
    2.2 MHD驅(qū)動原理及特點(diǎn)
    2.3 MHD驅(qū)動的電磁特性分析
        2.3.1 直流MHD驅(qū)動
        2.3.2 交流MHD驅(qū)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(jié)
第三章 MHD驅(qū)動技術(shù)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(shè)條件
    3.2 MHD驅(qū)動技術(shù)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(shè)置
        3.2.3 網(wǎng)格剖分
        3.2.4 求解設(shè)置
    3.3 MHD驅(qū)動技術(shù)的數(shù)值仿真結(jié)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(qū)動技術(shù)的數(shù)值仿真驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
第四章 微米尺度下不同形狀流道MHD驅(qū)動仿真
    4.1 矩形流道MHD驅(qū)動仿真前處理
        4.1.1 物理模型建立及邊界條件設(shè)置
        4.1.2 網(wǎng)格剖分及求解器設(shè)置
    4.2 矩形流道MHD驅(qū)動仿真結(jié)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(qū)動仿真分析
        4.3.1 參數(shù)設(shè)置
        4.3.2 結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 工作總結(jié)
    5.2 前景展望
參考文獻(xiàn)
附錄 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文
致謝



本文編號：3663981