微流動(dòng)系統(tǒng)作為微電子機(jī)械系統(tǒng)的一個(gè)重要領(lǐng)域，在醫(yī)療保健、環(huán)境監(jiān)控、化學(xué)分析及生物工程中有巨大的市場(chǎng)前景。本論文對(duì)熱驅(qū)動(dòng)微型泵的豐要部件(驅(qū)動(dòng)膜片和懸臂梁式微型閥)及微型泵的整體性能進(jìn)行了較系統(tǒng)的理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究。 對(duì)驅(qū)動(dòng)膜片的溫度響應(yīng)和振動(dòng)特性進(jìn)行了分析和模擬，得到了膜片的溫度和振動(dòng)的頻率特性及隨功率的變化。基于驅(qū)動(dòng)膜片的溫度響應(yīng)和力的尺寸效應(yīng)闡明了熱驅(qū)動(dòng)方式在微細(xì)尺度領(lǐng)域的可行性和優(yōu)點(diǎn)。對(duì)膜片的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化分析。鋁膜形狀取為圓形比環(huán)形有利于得到更大的泵腔變形容積；減薄硅膜厚度和增加鋁膜的厚度也能增大泵腔容積變化量；加熱區(qū)域位于膜片中央也比位于膜片外圍有利于膜片產(chǎn)生更大變形。在此基礎(chǔ)上提出了膜片的優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。 對(duì)懸臂梁式微型閥的啟動(dòng)、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)過(guò)流特性進(jìn)行了分析和模擬。得到了微型閥的啟動(dòng)壓力和靜態(tài)下閥的流量與壓差的關(guān)系以及閥片的幾何尺寸對(duì)閥的流量的影響。分析表明本文中的微型閥的固有頻率比熱驅(qū)動(dòng)微型泵的工作頻率高得多，因此閥片的動(dòng)態(tài)特性可不予考慮。 通過(guò)數(shù)值模擬得到了泵的頻率特性。泵的流量隨加熱頻率變化有個(gè)峰值。在本文給定條件下，當(dāng)頻率為3.3Hz時(shí)，泵的流量達(dá)到最大(26.96μl／min)。在此基礎(chǔ)上提出了泵的最佳工作頻率范圍。模擬了流量隨進(jìn)出口壓差和加熱功率的變化，當(dāng)輸入功率為1.0W時(shí)，零流量時(shí)的壓頭可達(dá)約64kPa。對(duì)膜片內(nèi)有預(yù)應(yīng)力存在和沒(méi)有預(yù)應(yīng)力時(shí)流量隨加熱功率的變化進(jìn)行了比較，功率較低時(shí)，沒(méi)有預(yù)應(yīng)力存在時(shí)流量較大；而隨著功率的增大，有預(yù)應(yīng)力存在的泵的流量迅速增大并能大于沒(méi)有預(yù)應(yīng)力時(shí)的流量。此外，有預(yù)應(yīng)力存在時(shí)，在一段功率范圍內(nèi)(如1.2-1.8W)，泵的流量與輸入功率比最大。 對(duì)泵及其主要部件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和測(cè)試。用熱像儀對(duì)驅(qū)動(dòng)膜片的溫度響應(yīng)進(jìn)行了測(cè)試，得到了不同加熱功率和頻率條件下膜片的溫度響應(yīng)曲線。用投影散斑數(shù)字相關(guān)方法對(duì)驅(qū)動(dòng)膜片的振動(dòng)進(jìn)行了測(cè)試，得到了不同加熱
【學(xué)位單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：1999
【中圖分類】：TH38
【部分圖文】：

微型閥工藝流程(7s1
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王建平;;復(fù)雜曲面微細(xì)零件切削加工研究[J];機(jī)床與液壓;2011年10期

2 榮烈潤(rùn);;基于微細(xì)特種加工的微細(xì)制造技術(shù)(上)[J];金屬加工(冷加工);2011年13期

3 ;[J];;年期

4 ;[J];;年期

5 ;[J];;年期

6 ;[J];;年期

7 ;[J];;年期

8 ;[J];;年期

9 ;[J];;年期

10 ;[J];;年期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 尹執(zhí)中;熱驅(qū)動(dòng)微型泵的性能分析和實(shí)驗(yàn)研究[D];清華大學(xué);1999年

2 劉震宇;微型及小型柔性機(jī)械結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法[D];大連理工大學(xué);2000年

3 趙強(qiáng);基于MEMS技術(shù)的微型泵的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（電子學(xué)研究所）;2004年

4 劉國(guó)君;迭片式系列微型壓電泵的設(shè)計(jì)理論及實(shí)驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2006年

5 王海寧;基于MEMS技術(shù)的自吸微泵的研制[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（電子學(xué)研究所）;2006年

6 耿照新;基于MEMS技術(shù)的微閥和微泵的設(shè)計(jì)與研制[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（電子學(xué)研究所）;2007年

7 祝捷;微機(jī)電系統(tǒng)自聚焦壓電聲學(xué)換能器[D];武漢大學(xué);2010年

8 董景石;微型精密壓電泵設(shè)計(jì)理論及其應(yīng)用技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉岑;聚合物微型機(jī)械模內(nèi)組裝成型機(jī)理研究[D];南昌大學(xué);2011年

2 劉玲;玻璃微細(xì)加工工藝的研究與磁流體推進(jìn)式微型泵樣機(jī)的研制[D];浙江大學(xué);2004年

3 田野;有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)合磁性納米粒子的制備及其在微機(jī)械加工中的應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2008年

4 李金偉;微小型粘性泵的內(nèi)部流動(dòng)基礎(chǔ)研究[D];清華大學(xué);2005年

5 羅佳;毛細(xì)力梯度表面上蒸發(fā)驅(qū)動(dòng)的微流動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2010年

6 吳紅剛;靜電驅(qū)動(dòng)振膜型微泵理論研究[D];上海交通大學(xué);2007年

7 楊貴玉;拓?fù)鋬?yōu)化方法及其在微型柔性機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的研究[D];大連理工大學(xué);2004年

8 吳科揚(yáng);微型高速離心泵內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值模擬和優(yōu)化研究[D];浙江大學(xué);2008年

9 龐鈞;硅微陀螺頻率調(diào)制驅(qū)動(dòng)與溫度補(bǔ)償技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2008年

10 郭啟偉;電磁力驅(qū)動(dòng)微型膜片泵的研究與實(shí)驗(yàn)分析[D];廈門大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2858571