国家自然科学基金(50475104)
- 作品数：16 被引量：40H指数：4
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- 平面型无阀微泵流固耦合模态分析被引量：3
- 2009年
- 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。
- 李俊应济沈雪明徐亮
- 关键词：无阀微泵流固耦合模态分析有限元法
- 静电微泵吸合与释放特性研究被引量：2
- 2011年
- 为避免静电微泵因驱动电压过高而出现吸合现象,建立描述静电泵膜吸合与释放现象的一维集中质量模型、二维分布式模型和三维有限元模型,对比研究静电致动泵膜在准静态下吸合与释放的循环过程,获得整个循环过程的泵膜挠曲线变化、泵腔体积变形、电容变化等大量的数据与曲线。比较结果表明,二维分布式模型求解效果最好,并利用三维有限元模型和宏模型的计算结果,验证该模型在泵膜大变形下计算吸合过程的准确性,获得的吸合电压为确定静电微泵驱动电压的上限值提供有效依据。
- 应济李俊王硕徐亮
- 关键词：微泵吸合
- 静电-非线性梁耦合问题的Galerkin谱方法求解
- 2012年
- 以受预应力直梁无阻尼模态作为Galerkin映射的谱函数,求解静电-非线性梁耦合微器件的动力学问题。对器件的Pull-in吸合和释放动态过程进行仿真,将结果与有限元结果和已有文献的结果比较来验证模型的有效性,研究表明:用这一方法建立的模型不仅能够对不同载荷情况进行多次快速仿真,也能够对不同几何参数和材料参数的同类型器件进行快速计算,仿真精度高且减少了计算费用。
- 林谢昭应济
- 关键词：数值仿真
- 静电致动硅膜板的宏模型建立方法被引量：5
- 2008年
- 器件宏模型技术是微机电(MEMS)系统设计和系统级仿真的关键技术。为了建立静电致动硅膜板的宏模型,在运用有限元进行模态分析的基础上,利用多变量非线性函数拟合方法,将由数值计算得到的静电器件系统的动能、弹性能和电容写成模态广义坐标表示的解析式,导出以模态坐标表达的器件系统动力学方程,即宏模型。利用该宏模型研究了器件的静态、动态特性,并与有限元计算结果进行比较。结果表明:用模态坐标表达的动态宏模型能够考虑残余应力、大变形、静电力等非线性因素的影响,大大地减少了计算费用,而且具有足够的仿真精度。
- 林谢昭应济陈子辰
- 关键词：宏模型模态分析静电驱动
- 静电微泵的3D流固耦合动态特性分析被引量：4
- 2012年
- 采用任意拉格朗日—欧拉(ALE)描述建立了无阀微泵的静电-结构-流体全耦合三维模型,数值仿真表明:泵内流体的动态特性与泵膜的运动存在着密切的关系;扩散/收缩口单元两端的压力差必须达到一定值后才有"整流"泵送效用;泵腔内流体压力的分布几乎一致;流体流动的最大雷诺数远小于宏观条件下认定的临界雷诺数;流体黏滞损失的非线性不容忽视。
- 董金新林谢昭应济李俊
- 关键词：无阀微泵流固耦合静电驱动数值仿真
- 基于能量辨识的非线性静电-结构系统的自由度缩减建模方法
- 2010年
- 给出了一种基于系统能量函数辨识的静电致动微薄板系统自由度缩减建模方法.从Von Karman应变-位移关系式出发,推导出以广义模态坐标为变量的系统动能、应变能以及电容函数的函数表达式.为了将应变能以及电容函数写成广义模态坐标的多变量多项式形式,利用一系列经静态非线性结构有限元计算的结果,拟合得到多变量多项式的未知系数.由Lagrangian方程获得原系统的自由度缩减模型.利用该模型对器件的静/动态特性进行仿真,其计算费用很低.与有限元结果比较,验证了建模方法的正确性.
- 林谢昭应济陈子辰
- 关键词：系统辨识
- 无阀微泵非稳态特性及整流效率仿真被引量：3
- 2013年
- 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.
- 曹超应济焦致凯
- 关键词：无阀微泵总压损失
- 基于MEMS的静电微泵建模与仿真被引量：4
- 2009年
- 对MEMS中应用广泛的静电微泵进行有限元建模分析.对于涉及多能量域下多场耦合的静电微泵建模,在仿真过程中进行了合理简化.其中在静态分析中,利用圆型薄板的小挠度变形理论和微机电系统中的静电力驱动理论来模拟静电—结构耦合过程;在泵膜的模态分析、谐响应分析以及非线性瞬态分析中,把腔内的流体当作附加质量作用在泵膜上,近似代替流场对泵膜的影响,从而减小计算量,提高了仿真效率.
- 李俊应济周良兴
- 关键词：微机电系统有限元法
- 静电无阀微泵两种仿真模型的比较研究被引量：2
- 2010年
- 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.
- 林谢昭应济陈子辰
- 无阀微泵损失系数及整流效率
- 2013年
- 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.
- 应济曹超焦致凯
- 关键词：无阀微泵总压损失数值模拟
