微滴喷射是通过外力作用迫使流体材料在喷嘴处形成微量液滴,是实现流体精确分配的技术之一。随着科学技术的发展和生产的需求,起源于喷墨打印的微滴喷射技术在许多新的领域中都得到了应用,如微电子封装、微机电系统、快速成型、微光学元器件制作、三维结构制造、生物制造工程以及化学分析等。然而在这些新的应用领域中,喷射和分配的流体一般都具有比较高的粘度,但是现有的从喷墨打印技术发展而来的商业化喷头只能喷射粘度较低的流体。对于粘度较高流体的微滴喷射,现阶段主要采用阀控式喷头。气动阀控式喷头是阀控式喷头中的一种。在应用过程中对喷射微滴的精度和稳定性具有较高的要求。在不同的应用领域中,要求喷射微滴体积不同,有时甚至在同一领域中也要求其体积是可变的。因此在气动阀控式微滴喷射技术中,如何控制喷射微滴的体积以就显得非常有意义。为了使气动阀控式微滴喷射技术在应用过程中能够准确的实现对微滴体积的控制,主要对气动阀控式喷头微滴喷射技术进行了相关的研究。全文围绕气动阀控式喷头微滴喷射仿真分析与实验研究展开,具体做了以下几个方面的研究:(1)阐述了气动阀控式喷头的工作原理,重点分析了喷射过程中微滴形成的机理以及微滴喷射过程中的流体力学基础。(2)对气动阀控式喷头微滴喷射过程进行数值模拟。分别对撞针撞击喷头底座过程中流体的运动情况以及喷头受到撞针撞击后流体在喷嘴处形成微滴的过程进行仿真分析。结合两种仿真结果,得出了驱动压力和撞针行程与产生微滴体积的之间的关系。(3)为了进行微滴喷射实验,获取相关的实验数据,搭建了微滴喷射实验平台。该实验平台主要由驱动脉冲发生控制器、气压控制系统、温度控制系统、气动阀控式喷头和图像采集系统组成。详细介绍了实验平台中各个子系统设计的思路和实现方法,并最终完成了整个系统的组装和调试。(4)在实验平台中,对E51环氧树脂进行了喷射实验,得到了微滴喷射过程中一个完整微滴的形成过程以及喷射过程中出现的一些特性的情况,并通过理论结合实际的方法解释这些现象出现的原因。随后改变撞针行程、供料压力、脉冲宽度和驱动压力这些因素进行不同的喷射实验。实验结果表明撞针行程、供料压力、脉冲宽度、驱动压力这四个因素都是影响喷射微滴体积的因素。