随着MEMS技术在生物医学工程领域的广泛应用,微流体驱动与混合技术的研究已逐渐成为MEMS研究的一个热点。微流体混合器是一种可进行微量液体混合、流体方向控制的MEMS系统器件,在化学分析、生物及化学传感、核酸排序及分析等领域有着广泛的应用前景。超声波微流体混合器利用压电陶瓷的逆压电效应产生的超声振动在流体介质中产生声场,在声辐射压力作用下,对流体的运动产生扰动,加速流体混合。超声波微流体混合器能有效促进微流体快速、有效混合,具有控制方法简单、利于小型化等优点,具有广泛的应用前景。本文概述了微机电系统(MEMS)及微流体系统的发展现状,对目前的几种微流体驱动与控制技术作了介绍,对国内外微流体混合器的研究现状进行阐述。基于压电陶瓷的逆压电效应及其材料特性和频率特性,简述了驻波的形成,通过对声辐射压力机理的研究,得出超声波微流体混合器驱动流体混合的机理。介绍了超声波微流体混合器有限元分析理论基础。基于有限元法,建立了压电陶瓷的有限元模型进行了推导,介绍了耦合场分析、模态分析和谐响应分析理论、理想介质的基本方程、声波的有限元分析理论以及声固耦合问题。利用ANSYS有限元分析软件,建立圆盘形压电振子模型,通过有限元模态分析,得到模型的固有频率和振型；通过谐响应分析,激励出所需振型,验证了频率特性,为流体单元的分析打下基础；通过瞬态动力学分析,得出施加交流电压激励后,圆盘形压电振子的运动状况,为混合器流固耦合分析打下基础；在ANSYS Workbench中建立了微流体混合器腔体模型,以水为流体,对混合器进行流固耦合分析,得到流体在混合器内部的速度流线图；分析混合器模型内部流体的运动,得到圆盘形压电振子模型对混合器内流场的扰动状况；对不同温度的水进行混合实验仿真,得到混合器内不同径向位置横截面的温度分布云图,对混合效果进行分析,验证混合器的工作性能；对甘油和酒精进行混合试验仿真,得到混合器内不同径向位置横截面的密度分布云图。两个仿真试验证明了模型的可行性,为混合器的应用和优化奠定基础。