PZT压电薄膜无阀微泵的制备工艺及实验研究 被引量：5

1

作者 杜立群 高晓光 +1 位作者 董维杰 吕岩 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2008年第4期492-494,共3页

介绍了一种基于PZT薄膜的无阀压电微泵。该微泵利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为泵膜,自制的压电圆型薄膜片作为驱动部件,采用收缩管/扩张管结构,压电圆型致动片和PDMS泵膜的组合可产生较大的泵腔体积改变。在对微泵制备工艺研究的基础上,... 介绍了一种基于PZT薄膜的无阀压电微泵。该微泵利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为泵膜,自制的压电圆型薄膜片作为驱动部件,采用收缩管/扩张管结构,压电圆型致动片和PDMS泵膜的组合可产生较大的泵腔体积改变。在对微泵制备工艺研究的基础上,对其性能进行了实验研究,结果表明:电压和频率对流速均有显著影响。在7.5 V1、80 Hz的正弦电压驱动下,该压电微泵的最大输出流速为2.05μL/min。该文制作的微泵具有流量稳定,驱动电压较低,性能稳定可靠和易控制等优点,可满足微流体系统的使用要求。 展开更多

关键词 PZT压电薄膜 无阀微泵 PDMS泵膜 收缩管/扩张管

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种新型无阀微泵的原理和模拟 被引量：6

2

作者 罗小兵 李志信 过增元 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第15期1261-1263,共3页

提出了一种新型无阀微泵的设计概念及相应的模型 ,它利用合成喷流动的基本原理实现对流体流动方向的控制 ,结构简单 ,工作频率高。对这种泵的工作状况进行了数值模拟和整体分析 ,结果表明这种泵流量大 ,在驱动器工作频率为 1 0 0 0 Hz,... 提出了一种新型无阀微泵的设计概念及相应的模型 ,它利用合成喷流动的基本原理实现对流体流动方向的控制 ,结构简单 ,工作频率高。对这种泵的工作状况进行了数值模拟和整体分析 ,结果表明这种泵流量大 ,在驱动器工作频率为 1 0 0 0 Hz,喷口雷诺数为 2 5 0 0时泵送空气流量达 展开更多

关键词 无阀微泵 合成喷流动 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

平面无阀微泵的设计与制作 被引量：2

3

作者 张宇峰 张国威 +4 位作者 刘晓为 陈伟平 王喜莲 王蔚 倪鹤南 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期936-939,共4页

依据扩散口/喷嘴理论,设计了具有单向整流特性的无阀微泵.采用硅平面工艺、各向异性腐蚀、削角补偿和静电键合等微机械加工工艺技术,制作了平面尺寸为18 mm×13 mm的无阀微泵.经过测试,当扩散口/喷嘴长度为2.5μm、扩散口/喷嘴的窄... 依据扩散口/喷嘴理论,设计了具有单向整流特性的无阀微泵.采用硅平面工艺、各向异性腐蚀、削角补偿和静电键合等微机械加工工艺技术,制作了平面尺寸为18 mm×13 mm的无阀微泵.经过测试,当扩散口/喷嘴长度为2.5μm、扩散口/喷嘴的窄口宽度为150μm、腐蚀深度为150μm时,微泵的最大泵压达14.8 kPa,最大流量为558μL/m in. 展开更多

关键词 扩散口 喷嘴 无阀微泵 微机电系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

无阀微泵扩散管及收缩管流动特性分析 被引量：6

4

作者 王立文 高殿荣 吴建伟 《机床与液压》 北大核心 2006年第6期159-162,共4页

以无阀微泵扩散管和收缩管为研究对象,对管内流体的压力分布进行了理论分析,得出了扩散管和收缩管内流体的基本流动方程,并用有限元方法对扩散管和收缩管内的速度场和压力场进行了有限元数值计算,分析了对流动特性的影响因素,其结果对... 以无阀微泵扩散管和收缩管为研究对象,对管内流体的压力分布进行了理论分析,得出了扩散管和收缩管内流体的基本流动方程,并用有限元方法对扩散管和收缩管内的速度场和压力场进行了有限元数值计算,分析了对流动特性的影响因素,其结果对于无阀微泵扩散管和收缩管的设计具有参考意义。 展开更多

关键词 无阀微泵 扩散管 收缩管 数值计算 有限元法

在线阅读 下载PDF 职称材料

气泡对无阀微泵动态特性影响的实验研究 被引量：3

5

作者 蒋丹 李松晶 杨平 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期34-38,62,共6页

采用高速摄像机拍摄了收缩管/扩张管型无阀压电微泵泵腔中气泡的变化,包括进入、移动、合并和分离等过程。同时,采用压阻式微型压力传感器测试无阀压电微泵泵腔的压力脉动。实验结果表明气泡进入泵腔之后,流体有效体积弹性模量和无阀微... 采用高速摄像机拍摄了收缩管/扩张管型无阀压电微泵泵腔中气泡的变化,包括进入、移动、合并和分离等过程。同时,采用压阻式微型压力传感器测试无阀压电微泵泵腔的压力脉动。实验结果表明气泡进入泵腔之后,流体有效体积弹性模量和无阀微泵压力脉动幅值明显减少,气泡的进入使无阀微泵的工作性能大大降低,甚至导致微泵无法正常工作;而气泡移动、合并和分离对流体有效体积弹性模量和微泵的动态特性影响较小。 展开更多

关键词 无阀微泵 气泡 高速摄像 压力脉动

在线阅读 下载PDF 职称材料

平面型无阀微泵流固耦合模态分析 被引量：2

6

作者 李俊 应济 +1 位作者 沈雪明 徐亮 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第12期1604-1607,1612,共5页

为研究平面型无阀微泵工作时的振动特性,分析了湿模态法提取泵膜流固耦合模态的过程,并利用ANSYS建立了泵膜-腔内流体耦合的有限元模型,通过结构模态分析中的非对称法提取了泵膜的无阻尼湿模态,得到了微泵结构尺寸和腔内流体压力对泵膜... 为研究平面型无阀微泵工作时的振动特性,分析了湿模态法提取泵膜流固耦合模态的过程,并利用ANSYS建立了泵膜-腔内流体耦合的有限元模型,通过结构模态分析中的非对称法提取了泵膜的无阻尼湿模态,得到了微泵结构尺寸和腔内流体压力对泵膜湿模态的影响。结果显示,湿模态频率相对干模态频率有大幅度地下降,振型类似;湿模态频率随着泵腔高度的增加而逐渐增大;在微泵工作压力范围内,腔内流体压力对湿模态没有影响。 展开更多

关键词 无阀微泵 流固耦合 湿模态 模态分析 有限元法

在线阅读 下载PDF 职称材料

静电无阀微泵两种仿真模型的比较研究 被引量：2

7

作者 林谢昭 应济 陈子辰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期1943-1947,共5页

为提高无阀微泵性能,分别采用全耦合模型(FCM)和预先定义泵膜位移的模型(PDM)对基于扩散/收缩单元的静电无阀微泵的动态特性进行计算仿真.对泵膜变形形状、泵膜中点位移、泵腔内压力以及进出口处流量等的变化历程进行比较.结果表明:PDM... 为提高无阀微泵性能,分别采用全耦合模型(FCM)和预先定义泵膜位移的模型(PDM)对基于扩散/收缩单元的静电无阀微泵的动态特性进行计算仿真.对泵膜变形形状、泵膜中点位移、泵腔内压力以及进出口处流量等的变化历程进行比较.结果表明:PDM模型计算费用较低,但无法以较高精度近似泵膜变形的动态特性,进而导致错误的瞬态流场结果.要准确仿真微泵的动态特性,必须考虑电-结构-流场之间的相互作用. 展开更多

关键词 静电无阀微泵 静电-结构-流体耦合 MEMSCAD

在线阅读 下载PDF 职称材料

无阀微泵工作机理的研究 被引量：3

8

作者 李新 孙承松 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2003年第6期499-501,505,共4页

介绍了无阀微泵的发展状况,阐述了其工作机理,对扩散口和喷嘴的工作进行了分析.对无阀微泵在流体流动时的能量损失、输入输出流量、一个周期的净流量以及影响微泵工作效率的因素进行了讨论.提出了优化结构设计的思想方法.

关键词 无阀微泵 扩散口 喷嘴 工作机理 结构设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于硅各向异性腐蚀的平面沟道无阀微泵研究 被引量：1

9

作者 张国威 刘晓为 +2 位作者 陈伟平 倪鹤南 王喜莲 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期119-121,共3页

依据扩散口/喷嘴理论,设计了不同几何尺寸无阀微泵的扩散口/喷嘴光刻掩模版图,采用硅平面工艺、各向异性腐蚀及削角补偿等技术,制作出了多种无阀微泵.对无阀微泵泵压及流量进行了实验研究,结果表明:泵压与流量均呈现反比关系;扩散口/喷... 依据扩散口/喷嘴理论,设计了不同几何尺寸无阀微泵的扩散口/喷嘴光刻掩模版图,采用硅平面工艺、各向异性腐蚀及削角补偿等技术,制作出了多种无阀微泵.对无阀微泵泵压及流量进行了实验研究,结果表明:泵压与流量均呈现反比关系;扩散口/喷嘴的张角为8°时微泵效率最高;扩散口/喷嘴长度为2500μm、扩散口/喷嘴的窄口宽度为150μm、腐蚀深度为150μm时,无阀微泵的最大泵压和流量分别为14.9kPa和558μL/min. 展开更多

关键词 扩散口 喷嘴 泵压 无阀微泵

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种低成本压电无阀微泵的研制 被引量：2

10

作者 徐亮 应济 李俊 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第3期101-104,共4页

提出了一种低成本的由压电材料驱动的平面扩张/收缩管无阀微泵的制作工艺。通过数值模拟确定了扩张/收缩管扩张角的最优值,在此基础上,采用光刻和湿法刻蚀工艺,刻蚀了300μm深的泵腔基片和100μm深的盖片;使用等离子体清洗技术将其与PDM... 提出了一种低成本的由压电材料驱动的平面扩张/收缩管无阀微泵的制作工艺。通过数值模拟确定了扩张/收缩管扩张角的最优值,在此基础上,采用光刻和湿法刻蚀工艺,刻蚀了300μm深的泵腔基片和100μm深的盖片;使用等离子体清洗技术将其与PDMS薄膜键合,完成了可以实现单向泵送的压电无阀微泵样机制作。研究了该压电无阀微泵样机的性能,分别分析了压电振子的激励频率、电压和微泵背压对其流量的影响。实验结果表明:在100 V,110 Hz交流方波电压信号的作用下,微泵有最大输出流量为436μL/min,最大背压为620 Pa。 展开更多

关键词 无阀微泵 低成本 聚二甲基硅氧烷薄膜 扩张/收缩管 湿法刻蚀

在线阅读 下载PDF 职称材料

新型压电无阀微泵效率分析及试验研究 被引量：1

11

作者 关炎芳 张国贤 金健 《流体机械》 CSCD 北大核心 2009年第1期10-14,共5页

提出了一种用于无阀压电微泵的新型效率模型,根据传统扩张/收缩管型结构设计出侧面带有环形面积新型锯齿型带锥度和无锥度两种微流道。用CFD软件对传统扩张/收缩型微流道及新型锯齿型微流道进行了三维流动模拟,绘制出几种微流道特性曲线... 提出了一种用于无阀压电微泵的新型效率模型,根据传统扩张/收缩管型结构设计出侧面带有环形面积新型锯齿型带锥度和无锥度两种微流道。用CFD软件对传统扩张/收缩型微流道及新型锯齿型微流道进行了三维流动模拟,绘制出几种微流道特性曲线,并用新型效率模型计算了三种微流道在两种限制条件(最大流量零压力头和最大压力头零流量)下的稳态效率,并进行了分析比较,结果表明由于结构改变,锯齿型微流道最大流量和压力损失实现了预期的变化,并且带锥度锯齿型微流道微泵稳态效率均大于标准扩张/收缩型微流道及无锥度锯齿型微流道微泵。最后制作出含有标准扩张/收缩及带锥度锯齿型微流道结构微泵,并对其进行试验,结果证明由于环形面积和锥度存在,带锥度锯齿形微流道微泵性能明显优于传统扩张/收缩型微泵。 展开更多

关键词 无阀微泵 锯齿型流道 数值模拟 效率

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于微振动马达的无阀微泵的研究 被引量：1

12

作者 苏波 张桔 韩雪 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第9期12-14,共3页

研制了一种可在低电压下工作的新型无阀微泵,该微泵利用有机玻璃(PMMA)制作泵腔,采用了扩散口/喷口的结构,以PDMS作为振动膜,利用微振动马达作为驱动部件。采用ANSYS软件进行有限元分析得到微泵扩散口/喷口的最佳尺寸。对微泵的振动频... 研制了一种可在低电压下工作的新型无阀微泵,该微泵利用有机玻璃(PMMA)制作泵腔,采用了扩散口/喷口的结构,以PDMS作为振动膜,利用微振动马达作为驱动部件。采用ANSYS软件进行有限元分析得到微泵扩散口/喷口的最佳尺寸。对微泵的振动频率和输出流量进行了测试,结果显示:电压为1.0～1.8 V时,微泵的输出流量随着电压的升高而增加,当电压为1.8～3.3 V时,微泵输出的流量保持稳定,达到150μL/min。该无阀微泵结构简单,驱动电压低,具有良好的性能和低廉的成本。 展开更多

关键词 微振动马达 无阀微泵 PDMS振动模 扩散口/喷口

在线阅读 下载PDF 职称材料

热汽泡驱动无阀微泵流动特性分析

13

作者 潘良明 岳万凤 +1 位作者 魏敬华 陈德奇 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期12-17,共6页

基于热汽泡生长和冷凝为微泵提供泵送压力源以及扩张管/收缩管流动阻力特性不同而实现差量流动的原理,对不同加热时间比例、驱动频率以及不同扩张角度及功率下热汽泡驱动无阀微泵流动特性进行了研究。蒸发和凝结过程通过流体体积函数(V... 基于热汽泡生长和冷凝为微泵提供泵送压力源以及扩张管/收缩管流动阻力特性不同而实现差量流动的原理,对不同加热时间比例、驱动频率以及不同扩张角度及功率下热汽泡驱动无阀微泵流动特性进行了研究。蒸发和凝结过程通过流体体积函数(VOF)两相流模型及用户自定义函数(UDF)接口实现。结果表明:相同加热时间比例下,随着驱动频率增加,微泵泵送流量呈先增加后降低趋势;加热时间比例为10%,驱动频率为250Hz时泵送流量达到最大值5.87μL/min;在保持微泵扩张管/收缩管长宽比不变的情况下,泵送流量随扩张角也有先增后减的趋势,并在扩张角为14°时泵送流量达到最大,扩张管/收缩管压差也较大;在整个驱动周期内扩张管方向颈部平均流速总是大于收缩管方向颈部平均流速;泵送流量随加热功率增加呈先增加后趋于平缓的趋势。 展开更多

关键词 热汽泡 无阀微泵 扩张管 收缩管 微机电系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

无阀微泵损失系数及整流效率

14

作者 应济 曹超 焦致凯 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期249-255,共7页

为了得到适于无阀微泵所处低雷诺数层流条件下的总压/压强损失理论,对扩张/收缩管组件各部分进行优化设计.由能量耗散和压强降低原理,建立无阀微泵的总压以及压强损失理论;利用有限元软件,建立扩张/收缩管组件的有限元模型,进行流场仿... 为了得到适于无阀微泵所处低雷诺数层流条件下的总压/压强损失理论,对扩张/收缩管组件各部分进行优化设计.由能量耗散和压强降低原理,建立无阀微泵的总压以及压强损失理论;利用有限元软件,建立扩张/收缩管组件的有限元模型,进行流场仿真分析;分析驱动压强,扩张角对扩张/收缩管组件总压/压强损失以及整流效率的影响.仿真结果显示:扩张/收缩管组件各部分总压损失均不可忽略;当无量纲压力pw大于6.4×104时,出口段的压强损失可以认为是0;总损失系数随扩张角以及驱动压强的增大而减小;当pw小于4.48×104时,扩张角越大微泵整流效率越高;而当pw大于19.2×104时,扩张角越小微泵整流效率越高. 展开更多

关键词 无阀微泵 低雷诺数层流 总压损失 压强损失 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

无阀微泵的结构设计及实验研究

15

作者 严鲁涛 袁松梅 刘强 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2009年第3期384-385,391,共3页

介绍了一种可用于微流体操作的压电驱动式无阀微泵,设计了微泵结构并制作了样机。采用ANSYS软件进行有限元分析得到微泵的最佳工作频率。搭建了实验系统并做了相关实验,得到了微泵输出流量与驱动频率及电压的关系曲线。实验结果表明,无... 介绍了一种可用于微流体操作的压电驱动式无阀微泵,设计了微泵结构并制作了样机。采用ANSYS软件进行有限元分析得到微泵的最佳工作频率。搭建了实验系统并做了相关实验,得到了微泵输出流量与驱动频率及电压的关系曲线。实验结果表明,无阀微泵具有结构简单,造价低和传输稳定等优点,适用于微流体操作。 展开更多

关键词 无阀微泵 结构设计 有限元分析 实验研究

在线阅读 下载PDF 职称材料

压电驱动无阀微泵泵腔流场分析

16

作者 王立文 高殿荣 杨林杰 《机床与液压》 北大核心 2005年第12期89-92,共4页

介绍了无阀微泵的工作原理,对无阀微泵的流量与效率进行了理论分析,利用ANSYS软件对微泵泵腔内的三维流场进行了有限元数值模拟。所作的研究对于无阀微泵的设计和应用具有指导意义。

关键词 压电驱动 无阀微泵 泵膜 流场 有限元法

在线阅读 下载PDF 职称材料

无阀微泵锯齿型微流道结构参数研究

17

作者 关炎芳 张国贤 金健 《机床与液压》 北大核心 2009年第3期77-80,共4页

运用有限元分析软件Fluent,以瞬时流量和MPH条件下的稳态效率作为评价指标,采用数值模拟方法分析了长度、最小宽度、深度以及扩张角等结构参数对微泵流量和效率影响情况。结果表明:长度对流道性能影响不是很明显;随着最小宽度增加,净流... 运用有限元分析软件Fluent,以瞬时流量和MPH条件下的稳态效率作为评价指标,采用数值模拟方法分析了长度、最小宽度、深度以及扩张角等结构参数对微泵流量和效率影响情况。结果表明:长度对流道性能影响不是很明显;随着最小宽度增加,净流量先减小后增大然后又逐渐减小,效率则逐渐降低,存在一个能平衡流量和效率并使其达到较高的最佳宽度值;深度的增加有利于提高流量和效率;较小进口流速下可选择大一些的扩张角,有利于提高流量和效率,较大进口流速下则要选择小一些的扩张角,以避免发生边界分离使流量和效率降低。 展开更多

关键词 无阀微泵 锯齿型微流道 数值分析 结构参数 效率

在线阅读 下载PDF 职称材料

无阀微泵非稳态特性及整流效率仿真 被引量：3

18

作者 曹超 应济 焦致凯 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1036-1042,共7页

根据能量耗散和压强降低原理,分别研究了扩张/收缩管无阀微泵所处非稳态情况下流量变化与总压损失和压强损失之间的关系.为获得扩张/收缩管组件内流体流动在谐波压强下的非稳态响应特性,利用有限元软件在不同Womersley数以及压强幅值分... 根据能量耗散和压强降低原理,分别研究了扩张/收缩管无阀微泵所处非稳态情况下流量变化与总压损失和压强损失之间的关系.为获得扩张/收缩管组件内流体流动在谐波压强下的非稳态响应特性,利用有限元软件在不同Womersley数以及压强幅值分别为10、30、50kPa条件下对扩张角为7.0°、9.8°、13.0°的扩张/收缩管组件进行数值模拟.仿真结果显示,Womersley数越大,流量变化相对于压强的滞后越大,压强幅值越大,流量变化相对于压强的滞后越小.当压强幅值为30、50kPa,Womersley数相对较小时,在扩张管组件内会有流量峰值随Womersley数的增加而递增的现象出现.随着驱动频率的变化,整流效率存在一峰值,且压强幅值越大整流效率的峰值以及峰值处对应的Womersley数也越大. 展开更多

关键词 无阀微泵 总压损失 压强损失

在线阅读 下载PDF 职称材料

数字化无阀微泵内微流体泵送运动的理论解析 被引量：1

19

作者 沙菁 侯丽雅 章维一 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第20期2472-2476,共5页

对研制出的新型基于微流体数字化技术的数字化无阀微泵的泵送实验现象进行理论分析研究。提出数字化无阀微泵内的微流体概念,该微流体受外加周期性扰动,其边界流和中间流间产生速度差异,由于粘性力、惯性力交替作用,使微流体运动,中间... 对研制出的新型基于微流体数字化技术的数字化无阀微泵的泵送实验现象进行理论分析研究。提出数字化无阀微泵内的微流体概念,该微流体受外加周期性扰动,其边界流和中间流间产生速度差异,由于粘性力、惯性力交替作用,使微流体运动,中间流克服表面张力的作用得以喷射出去,实现数字化无阀微泵泵送。推导了中间流的运动公式,分析认为中间流与边界流存在着滞后效应,调整扰动周期长短,可实现离散流、连续流。 展开更多

关键词 数字化无阀微泵 数字化微流体技术 边界流 中间流 粘性力

在线阅读 下载PDF 职称材料

采用无阀微泵的微调焦系统特性研究

20

作者 张圣卓 刘吉晓 李松晶 《液压与气动》 北大核心 2010年第9期30-32,共3页

该文提出了一种由一组无阀压电微泵、调焦透镜、储液容器、位移传感器、电源和控制器等组成的微流控调焦透镜系统,介绍了该系统的结构及工作原理,建立了无阀压电微泵及系统的动态数学模型,并利用Matlab/Simulink软件,分别对单泵工作和... 该文提出了一种由一组无阀压电微泵、调焦透镜、储液容器、位移传感器、电源和控制器等组成的微流控调焦透镜系统,介绍了该系统的结构及工作原理,建立了无阀压电微泵及系统的动态数学模型,并利用Matlab/Simulink软件,分别对单泵工作和双泵工作两种工作模式下系统的动态特性进行了仿真研究,给出了仿真结果并进行了分析。 展开更多

关键词 微调焦系统 微流控系统 无阀微泵 MEMS

在线阅读 下载PDF 职称材料