基于MHD微流控驱动技术的理论研究.pdf

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3、大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果Ｉ也不包當为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。一工作的同志对本研巧所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。与我同一本人学位论文及涉及巧关资料若有不实，愿意承嫂担切相关的法律责任。研充生签名：王忠＾日期：ｙ〇ｉｓ．化１７南京邮电大学学位论文使巧授权声明本人授权南京邮电大学可ｔｉｌ保留并向国家

4、有关部口或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可从将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进巧检索；可ｔＪｉ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文挡的内容和纸质一论文的内容相致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研巧生签名；至怎瓜导师签名：日期：山化令．ＰTheTheoryResearchBasedontheMHDMicrofluidicDriveTechnologyThesisSubmittedtoNanjingUni

5、versityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByWangZhiBoSupervisor:Prof.WanJingApril2015摘要微流控技术研究是当今世界的前沿科技领域之一，如何高效的驱动微流道中的流体是其发展的关键，现阶段常用的驱动力有压力、电场力、表面张力等。其中，磁流体动力学（magnetohydrodynamics，MHD）驱动是基于导电液体在电磁场中受到洛伦兹力而发生运动状态变化的一种技术，因其具有结构简单、可双向泵浦以及操作电压低等独特

6、优点而得到关注。现阶段对于MHD驱动的研究方式主要是科学实验，因其涉及电场、磁场以及流场的多物理场耦合，数值仿真分析难度较大，相关研究也较少。为了进一步研究和应用MHD驱动技术，对其的数值仿真分析成为现阶段迫切需要解决的问题。本课题以微流控驱动技术中MHD驱动作为研究对象，完成了基本理论分析，通过数值仿真软件建立了不同尺度、不同流道构型的物理模型，经过求解计算得出流道内电场、磁场、流场等相关物理参量的分布，解决了其内部电磁场分布抽象、不易理解的难点，同时对仿真结果的合理、正确性给予验证，为MHD驱动技术在微流控中的进一步发展应用提供了有力的辅

7、助和验证手段。本文首先分析了MHD驱动技术的基本理论，以经典流体力学理论和经典电磁学理论推导了在理想条件下的数学模型，得到在直流和交流MHD驱动下流体的受力方程以及电场、磁场、流场三者之间的数学关系表达式。其次利用ComsolMultiphysics软件对直流MHD驱动进行了数值仿真，通过建立物理模型、设置参数及求值运算得出流道内电场、磁场以及流场的分布情况，得到在不同电压的流体速度。仿真结果表明在直流8V、磁场强度0.5T下流体速度为0.8mm/s，通过与所引用的实验数据对比，直流8~14V的实验数据与仿真值较为吻合，从而验证了数值仿真解决

8、方案的有效性以及仿真结果的正确性。最后以MHD驱动技术在微流控器件中的应用为研究对象，选择在微流控器件设计中常见的两种流道：矩形流道和梯形流道，建立微米量级的物理模