微加速度开关中水银微液滴流动特性的研究.pdf

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1、第26卷第3期系统仿真学报◎V1．26No．32014年3月JournalofSystemSimulationMat．，2014微加速度开关中水银微液滴流动特性的研究刘婷婷，一，苏伟，杨涛，王超，韩宾(1．中国工程物理研究院电子工程研究所，绵阳621900；2．西南科技大学信息工程学院，绵阳621010)摘要：为了解决传统微加速度开关接触磨损、信号跳变等问题，增强接触可靠性，采用液态金属取代传统微开关的固一固接触方式。基于液态金属的微加速度开关是通过液态金属水银液滴在加速度作用下实现开关动作，具有无可动部件、低接触电阻、

2、寿命长、允许通过大电流等特点。毒用FLUENT软件的VOF-CSF模型对水银微加速受开关进行7数值仿真分析．研究了接魁角水银体积扣温受对搽银在微加速受开关中漉动特性的影响，为能真实反映水银流动特性．更采J千jFLUENT中的用户自定叉程序UDF考意7动态接触角的情况，债果与理论朱氟强触角和水银微液滴体积对流动特性影响较大，温度对流动特性影响较小。关键词：微加速度开关；流动特性；仿真；水银液滴中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1004．731X(2014103—0682．05ResearchonCharacte

3、risticsofMercuryDropletFlowinMicroAccelerationSwitchLIUTing-ting，SUWei，YANGTao，WANGChao，HANBin(1．InstituteofElectronicEngineering，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，Mianyang621900，China；2．SchoolofInformationEngineering，SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mian

4、yang621010，China)Abstract：Tosolvethecontactproblemsandenhancereliability,suchascontactwearandsignalbounce．solid—solidcontactwasreplacedbyliquidmetalrLMinamicroaccelerationswitch．ALM—basedmicroswitchusedLMdroplettoachieveswitchingwithnomovingstructures，lowcontactr

5、esistance、longlifeanda、argecurrent．BasedontheyoF．CsFmodelofFLUENT,simulationsofmicroaccelerationswitchwereperformedandtheeffectofcontactangle,dropletvolumeandtemperaturewerediscussed~UDFwasemployedtostudytheefectofdynamiccontactangletoreflectthemercurydropletflow

6、characteristics．ThesimulationresultsshowthattheinfluencesofcontactangleanddropletVOlumeonflowcharacteristicsaresignificantwhiletheinfluenceoftemperatureissmal1．Keywords：microaccelerationswitch；flowcharacteristics；simulation；mercurydroplet引言传统的微加速度开关多采用“固一固”型接触方式。

7、这种接触方式存在接触磨损和信号跳跃等接触可靠性问题，加速度开关(又称为g开关、惯性开关)能够感知加速度直接影响电接触性能，并且触点接触电阻也较大【3】。为克信号，并受控于加速度阈值I”，是在超过门限阈值的加速服固一固接触式开关的上述缺点，研究者考虑采用液态金属度信号作用下执行开关动作的精密惯性器件。基于MEMS水银液滴作为敏感惯性力的部件，替代传统的固体弹性电工艺制作的微加速度开关具有尺寸小、重量轻、寿命长的极，通过水银液滴在微通道中的流动来实现开关的通断。特点，在航空航天、武器装备、汽车工业等领域l2】有广泛水银是一种

8、疏水液态金属，这种“固．液”型的接触一方面的应用。可增大开关触点的有效接触面积，保证稳定的电流特性，收稿日期：2012—10．31修回日期：2012．12．14另一方面可提高开关的过载能力。基金项目：国家自然科学基金委员会和中国工程物理研究院联合基金本文使用FLUENT软件建立数值模型，讨论接触角、资助(110760