感应加热的汽泡微喷系统设计与实验研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Luke_ibox
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
热汽泡驱动是微执行器常用的驱动方式之一,其工作原理是基于汽泡爆破理论,以实现对微流体的驱动。热汽泡微喷器件多为无阀结构,因此具有较高的可靠性与工作寿命,可用于粒子分选、流控开关、传感检测、驱动混合等多种微型器件中。为解决传统薄膜电阻加热的汽泡驱动器件存在生成汽泡体积小、驱动功率小等问题,本文研究一种基于感应加热的汽泡微喷。该驱动理论对于丰富微驱动器的设计具有重要的意义,其在大功率与大流量的微流体驱动领域有着广阔的应用前景。论文主要内容如下:  首先,概述传统热汽泡驱动原理,分析经典汽泡成核理论以及热汽泡生长过程的控制方法。综合国内外热泡驱动方法在MEMS领域的应用研究现状,总结传统电阻加热式热泡驱动器件存在问题,并在此基础上提出感应加热的汽泡驱动的方案。  其次,基于电磁感应加热原理与热汽泡驱动理论,分析感应加热的汽泡微喷的工作机理,研究微小尺度内金属材料感应电涡流加热的理论、传热学与热学基础、经典汽泡成核理论与加热表面上热泡生长过程等在感应加热微喷的应用。设计两种不同结构类型的微感应加热器模型。  再次,采用有限元仿真分析软件COMSOL V4.3分别对两种类型的微感应加热器的温度场进行几何建模与仿真分析,以研究螺线管线圈型微加热器加热性能与电流、频率、线圈直径和线圈匝数等四个参数之间的关系;并分析加热盘的厚度、材料对平面型微感应加热器加热性能的影响。  基于仿真分析,设计两种微加热器的结构与尺寸参数,并采用微加工工艺分别制作两种微加热器样件。采用实验研究方法,分别对两种微加热器的热泡生成过程进行实验测试。分别研究热泡生长与电流、频率与加热时间等加热参数之间的关系,并分析加热盘的材料、厚度对热汽泡生成过程的影响。  基于螺线管线圈型微感应加热器仿真分析与热汽泡生成实验,设计并确定微喷射器与微喷驱动器的结构及尺寸参数,并采用微加工工艺分别制作两种微喷器件的样件;分别采用单片机与PLC为控制器搭建两种实验系统,并采用控制变量法,研究两种微喷器件的性能与电流、频率、加热时间等参数之间的关系。  最后,基于螺线平面线圈型微感应加热器温度场仿真分析与加热盘上热泡生长实验测试,设计一种热汽泡驱动无阀微泵,并采用MEMS工艺制作微泵样件,搭建实验系统,测量微泵输出压力与输出流量等参数。
其他文献
该论文的预涂层采用无机粘结剂将自熔性合金粉末直接粘结在基体上.论文从电磁学和热传导的角度讨论了熔覆过程当中的涡流和温度分布.通过分析感应器的电磁效应以及涂层熔化的
学位
随着科技的不断进步,数控产业的发展主要表现为高精度、高速度、高柔性、高可靠性和智能化、网络化、复合化、绿色化。而在机床行业中,高速数控机床的高速度、高精度特点对机床
该文通过分析PDM的基本指标思想和功能体系,结合CAXA电子图板的开发平台的特点,提出了在CAXA电子图板的基础上实现部分PDM功能的设计方案,并编程实现.软件编程实现包括产品配
在该文中对蒸汽发生器水汽系统进行了故障树分析,建立了蒸汽发生器高温炉管泄漏和高温炉管爆管故障树,并对故障树进行了定性分析,分析高温炉管的故障模式和故障原因;对蒸汽发
新课程改革带来了新的教育教学理念,我和所有的教育工作者一样,以极大的热情投入这次改革的潮流中。课程改革专门就改善学生的学习方法做了相应的要求。学生改变学习方式的前提
随着汽车产业的飞速发展,石油资源短缺、环境污染等问题也日益凸显。新能源汽车具有节能减排优势,必将成为汽车产业发展的一个主要方向。在国家政策允许和汽车安全标准保证的前
滚动直线导轨作为高档数控机床精密支承导引部件,其静动态特性不仅直接影响自身的承载能力与抑振性,还会对整机动态性能产生影响。本文研究了滚动直线导轨的静动态特性,并以某公
该文以科学计算可视化中的体绘制技术为中心,对体绘制算法进行了深入的探讨,其中分别以不规则网格数据场和规则数据场为重点进行了体绘制算法的研究.首先,论文讨论了不规则数
探究学习重要的是通过探究性活动,使学生获得探求知识的学习方式,形成科学精神、科学态度。对于学生来说,探讨和把握获得探求结论的方式和途径,往往比学习和记忆知识结论更有价值