随着MEMS技术在生物医学分子检测与生化分析领域的广泛应用,微米构件中流体的驱动与控制技术的研究已逐渐成为一个研究热点。超声行波驱动在原理上不同于当前各种微流体驱动技术,它是利用压电陶瓷的逆压电效应产生超声振动在输送管道壁上激起行波,使管道内的液体产生行波声场,在雷诺切应力、声流、声辐射压力、管壁黏附力和液体分子间的作用力共同作用下,使液体沿行波方向运动,是一种新的微流体驱动技术。作为一种新型微流体驱动技术,超声行波驱动没有可动部件,所需驱动电压低,材料选择较广泛,可适用于各种环境,具有广泛的应用前景。本文针对国家自然科学基金(项目编号:10572078)、山东省自然科学基金(项目编号:Y2007A16)和山东省优秀中青年科学家奖励基金(项目的编号:2004BS05006)项目中有关超声行波微流体驱动与控制技术的可行性和驱动模型,从声学和动力学分析的角度进行了较为深入的研究。首先,介绍了微流体驱动技术的国内外发展现状,详细分析了行波形成的机理,深入讨论了压电陶瓷的逆压电效应及其材料特性和频率特性,通过对声辐射压力及声流产生机理的研究,得出驱动机理与模型参数的关系,为超声行波微流体的驱动控制打下基础。然后,利用ANSYS有限元软件,对圆环形模型结构、动力学特性和声学耦合特性进行了分析研究。通过有限元模态分析,讨论了模型固有频率与基体结构参数的关系,并分析了沟道尺寸对固有频率的影响。通过基于逆压电效应的激振响应分析,激励出所需振型,得出了响应位移随频率的变化特性,为模型的进一步优化设计提供指导。针对接下来的难点耦合场分析,通过ANSYS中的FSI(流固耦合接口),建立模型实现了声学流体单元和固体单元(弹性体和压电体)的耦合,并得到了圆盘沟道内声压的分布图,从而对研究声流和声压在流体驱动中的作用又前进了一步,为以后的课题研究打下了坚实的基础。接着,由于声压声场在微流体驱动技术中起主要做用,所以为了分析声流驱动机理及其声压分布,以非接触式超声马达为例,利用边界层理论分析了声流的产生,得出速度流型与边界层厚度、流体厚度的关系,分析了声流在边界层内的作用。运用有限元仿真方法对流体媒质中声场和定子的模态进行计算,通过谐响应分析得出内部声场的声压分布,指出当定子振动时,流体媒质中存在的弹性行波。所得的实验数据及结果对以后的分析有一定的指导意义。最后,运用fluent软件对课题中的圆盘结构进行了简化的流体动力学有限元分析,最后得到了沟道内流体的期望流型,从而证明了课题中微流体驱动的可行性,也是对我所做的整个工作的总结。