微纳米流体控制用冰阀器件执行过程的数值模拟

《微纳米流体控制用冰阀器件执行过程的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第19卷第5期传感技术学报Vol.19No.52006年10月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSOct.2006NumericalStimulationonOperatingProcessofIceValveforControllingMicro/NanoFluidics3YANGYang,LIUJing(TechnicalInstituteofPhysicsandChemistry,ChineseAcademyofSciences,Beijing100080,China)Abs

2、tract:Asanewflowcomponent,theicevalvewasdevelopedtocloseoropentheliquidflowrunningin2sideamicro/nanochannelbasedonthefreeze/thawingphasechangeoftheworkingfluidusingathermoe2lectriccoolingdevice.Withoutanyleakage,beingveryclean,causingnopollutiontothesolutionit

3、selfandeasilyelectricity2controllable,theicevalvewouldfindsignificantapplicationsinthecontrolofmicroornanofluidics.Followingtheworkingprincipleoficevalve,thispaperisaimedtonumericallysimulatetheoperationbehavioroftheicevalvebyusingthecorrespondingfluidmechanic

4、sandheattransfermodels.Parametricstudieswerealsoperformedfromwhichthecomprehensiveworkingfeaturesandcontrollingac2tivitiescanbewellunderstood.Keywords:microvalve;icevalve;numericalsimulation;micro/nanofluidicsEEACC:11982微/纳米流体控制用冰阀器件执行过程的数值模拟3杨阳,刘静(中国科学院理化技术研究

5、所,北京100080)摘要:冰阀是一种利用微/纳米流道内流体自身的冻结/融化相变过程来实现关断或开启作用的新型流体元件.由于无运动部件、无泄漏、不会引起流体污染且易于实现电控等优点,该器件在微/纳米流体系统的控制中具有重要的应用前景.针对冰阀的工作原理,基于相应的流体力学及传热学数学模型,从数值计算角度对微流道冰阀器件的执行过程进行了模拟,并开展了相应的参数化研究,在此基础上可对冰阀的工作状态及控制过程更好地加以理解和剖析.关键词:微型阀门;冰阀;数值模拟;微/纳米流体中图分类号:TB126文献标识码:A文章编号:

6、100421699(2006)0522022203[526]微/纳米流体器件是微机电系统的一个重要分试剂在系统中的输运、混合、反应等活动.因此,支.由于它具有尺寸微小,无效体积小,功耗低,控制这就需要借助大量微阀门同时或顺次的执行来保精度高,响应速度快等特点,且易于加工及实现微证,而阀门装置必须具有体积小,耗能低,易与系统[7]泵、微阀、微流量传感器等流体器件与控制电路的集结合等特点;此外,这类系统还要求可靠、高效、适[1][8]成,因而在许多领域有着广阔的应用.在过去数十宜微加工及易与控制系统整合.到目前为止,微

7、阀[3]年里,随着微流体系统在DNA测序、药物筛选和输门可分为被动型(无驱动装置)和主动型两类.前运、体内环境检测以及其他生物技术中的广泛应者可与完整的器件整合,但不能用作密封或对流体[2]用,化学分析与检测过程的微型化已成为微系统加以主动控制.后者则主要借鉴宏观尺度阀门的工[324]技术中最重要的研究领域.在各种微化学分析与作原理,利用压电、静电、热力及电磁等驱动方式实[3,7,9210]检测系统中,需要精确并有效的控制反应物和样品现.以上各类阀门均存在成本高且由于有运收稿日期:2006207201基金项目:国家

8、自然基金资助(50575219)作者简介:杨阳(19822),女,在读博士生,从事微/纳米流体研究,yangy@mail.ipc.ac.cn;刘静(19692),男,研究员,博士生导师(通讯联系人),从事微/纳米流体研究,jliu@cl.cryo.ac.cn第5期杨阳,刘静:微/纳米流体控制用冰阀器件执行过程的数值模拟2023动部件而导致阀门可靠性差的问题.