微流控技术是一门主要研究微/纳米量级结构对微/纳升体积流体进行精确控制的科学。随着微流控技术的不断发展以及微流控芯片的复杂化,增加微流控技术的功能和实用性迫在眉睫,其关键就在于开发标准化、可扩展和通用的控制系统以及交变流体驱动源。流体控制的微流控振荡器促使嵌入式非电气控制系统的发展,提高了微流控系统的便捷性、可扩展性和鲁棒性,为微流控芯片迈入数字化领域打下基础。本文以电路中的非稳态多谐振荡器为原型,利用微流控等效电路理论,设计并研究了一款流体驱动的微流控振荡器。该微流控振荡器由流道和常闭阀对称级联而成,外部辅助装置简单、可移植性强。1.利用微流控等效电路理论,对微流控系统中单向阀、常闭阀、流阻串并联、流阻星三角变换以及复杂网络的KVL、KCL进行等效分析,证实了利用等效电路理论辅助设计微流控系统的方便、快捷和高效。2.利用COMSOL仿真平台,发展了一种微流控振荡器的仿真技术。针对微流道流阻、流容、流感以及常闭阀的特性进行了仿真研究,并与等效电路理论进行对比,验证了仿真的可行性和准确性,完备了微流控仿真技术,为微流控振荡器的数值模拟研究打下基础。3.从微流控振荡器的工作原理中得到该振荡器工作频率的相关参数:常闭阀的内置流容和反馈流阻。利用仿真软件对微流控振荡器的模型进行模拟研究,主要研究了(1)微流控振荡器的振荡周期与流体入口流速、反馈流阻以及常闭阀阈值压力的变化关系,(2)振荡波形的上升沿、下降沿与入口流量和常闭阀的关系,(3)振荡周期占空比与阀座的关系,最后(4)分析了微流控振荡器的谐振频率。研究结果表明,随着入口流速的增加,振荡周期减小;阀的阈值与振荡周期呈线性关系,随着常闭阀阀座的增宽或阀的宽长比减小,周期变长;随着反馈流阻的增大,周期变长;增大入口流速或减小常闭阀的入口流容可以缩短上升沿时间;振荡器结构的不对称设计可以调节周期的占空比。另外,根据所得的微流控振荡器的谐振频率(196Hz)与工作频率(0.02Hz),证实该模型的等效流感可以忽略。根据研究结果,可以按照不同的要求,设计出相应的微流控振荡器。