大屏幕液晶电视微通道散热数值模拟

针对大屏幕液晶电视存在的散热问题,在综合考虑实际工况和MEMS技术基础上,设计了集成微通道的模拟液晶电视LED背光组件芯片.采用ANYSIS软件,对不采用微通道散热和采用40 μm微通道流速为0.000 1 m/s散热时的效果进行了数值模拟.在此基础上改变入口流速,模拟了不同入口流速对散热性能的影响.数值模拟结果证明,该方案设计具有高度的可靠性和可行性,可以在未来的电视设计技术中取得应用.     

芯片上叉指电极介电电泳的模拟与实验研究

分析了影响常规介电电泳过程中粒子所受介电电泳力的因素和发生正、负向介电电泳的条件。经过合理的简化和假设,建立了一个芯片微通道中常规介电电泳的二维数学模型。数值计算结果给出了微通道中的电势和电场强度分布,并根据场强分布预测了粒子发生正向介电电泳时最容易被吸附的位置。利用微加工工艺,在硼硅酸(Pyrex)玻璃表面沉积了叉指型结构的复合金属电极,并用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制作了具有微通道的盖片,两者键合形成芯片。以溶解有聚苯乙烯(polystyrene,PS)粒子的KCl溶液为操作悬浮溶液进行了粒子正向介电电泳实验,实验结果与理论分析具有较好的吻合。     

芯片毛细管电泳电动进样的数值分析

利用集成毛细管电泳芯片进行生物化学分析时，电动进样是重要的操作步骤之一。本文通过建立数学模型，对“十”字型进样沟道内的电场分布进行了计算机数值模拟，通过改变进样电压和分析沟道内部电场分布，得到了进样及分离时的最佳电压组合。试验结果与模拟计算的结果吻合较好。     

矩形微通道流动换热特性的数值分析

对矩形微通道的传热和流动特性进行了三维数值模拟,结果表明:在所讨论的矩形微通道的转捩雷诺数提前到1000～1100之间,当Re>2500时,微通道内达到旺盛湍流;当量直径的变化对层流区换热Nu数影响不大,对湍流区换热Nu数有较大影响;对层流区的阻力系数影响很小,对湍流区的阻力系数影响明显,可为设计和分析微通道的性能提供理论参考.     

芯片微通道换热器的数值模拟与分析

由于水冷散热器体积小,流体在散热器内流动形式复杂,使散热器设计加工和性能测试在常规条件下有一定局限性。通过建立微通道水冷散热器三维模型,运用ANSYS软件对影响散热器性能的因素(进口水温、环境温度、进口流速)进行了模拟分析,得出了不同条件下芯片工作时的温度场分布,为后续微通道水冷散热器的优化设计提供了理论依据。     

凹槽型微通道传热与流动性能的数值分析

针对电子器件的散热问题,提出了四种具有对称和等距凹槽的微通道,并通过三维数值模拟,研究了不同雷诺数下凹槽形状及布局对微通道性能的影响。结果表明:在给定的雷诺数范围内,圆形凹槽的传热性能仅次于三角凹槽,而梯形和矩形凹槽的传热性能较差。三角凹槽压降最大,其次是圆形,而梯形和矩形凹槽压降差异较小;同种形状不同布局的凹槽,压降几乎一致,这表明通过改变凹槽布局来提高性能不会产生额外压降损失。综合换热和压降特性,微通道热性能系数先增后减,故三角凹槽在雷诺数为600时获得最优热性能,而在雷诺数为900时等距圆形凹槽的热性能超过三角凹槽。     

主动式交变电场电渗微混合通道数值模拟

为了获得快速、充分的流体混合效果,提出了一种主动式增强微通道内流体混合的方法。利用交变电场电渗,在微通道内诱发混沌流,以提高流体混合效率。基于有限元方法采用COMSOL软件对流体混合过程进行数值仿真,分析了相邻电极极性相同和相反时的混合效率及电场强度、电场频率对混合效率的影响。结果表明,此方法能够有效提高微通道内流体的混合效率。选择适当的电场强度和电场频率对提高混合效率有显著的影响。当相邻电极极性相反时,可获得更好的混合效果。定量地评价了该微混合通道的混合效果,即微通道出口处混合效率在0.5 s后较稳定地保持在99%,与无交变电场的电渗相比,混合效率提高了约46%。     

芯片毛细管电泳电动进样的数值分析

利用集成毛细管电泳芯片进行生物化学分析时 ,电动进样是重要的操作步骤之一。本文通过建立数学模型 ,对“十”字型进样沟道内的电场分布进行了计算机数值模拟 ,通过改变进样电压和分析沟道内部电场分布 ,得到了进样及分离时的最佳电压组合。试验结果与模拟计算的结果吻合较好     

芯片毛细管电泳电动进样的数值分析

利用集成毛细管电泳芯片进行生物化学分析时,电动进样是重要的操作步骤之一.本文通过建立数学模型,对“十“字型进样沟道内的电场分布进行了计算机数值模拟,通过改变进样电压和分析沟道内部电场分布,得到了进样及分离时的最佳电压组合.试验结果与模拟计算的结果吻合较好.     

基于介电电泳的微尺度颗粒分离研究进展

对基于连续型、时变型及与其他力场联用的三类介电电泳颗粒分离技术进行了综述。分析表明,连续型介电电泳的分离效果较好,但形式较为单一,一般为二元或顺序分离;时变型介电电泳则可以结合不同特点的分离形式,提高分离的选择性与灵活性;为了兼顾分离的通量、灵活性与分辨率等要求,与其他形式力场联用则是解决问题的有效途径之一。在此基础上,给出了介电电泳技术在分离问题中的几个研究方向,包括拓展至具有复杂结构的颗粒类型,与具体的生物和医学问题相结合向应用领域发展,以及与磁场等外加力场相结合等。     

基于行波介电泳的细菌分离电极的设计与操控北大核心

基于行波介电泳原理,分析了电场强度和Clausius-Mossoti(C-M)因子的虚部对行波介电泳力的影响。对4种不同形状电极的电场强度分布进行了仿真建模,结果表明半圆形电极阵列有较好的传输特性,并建立了半圆形电极阵列在行波作用下的电场模型。以行波介电泳力的复数表达式为基础,得出了C-M因子虚部随频率的变化曲线。设计加工了基于半圆形电极阵列的细胞分离微流体芯片,基于行波介电泳原理,对金黄色葡萄球菌细菌进行了分离实验。通过对比分析,实验结果与仿真结果具有较好的一致性。因此,利用行波介电泳力,半圆形电极阵列能够有效地对细菌进行传输分离。     

集成阵列叉指电极介电泳芯片粒子分离北大核心

制备了用于粒子分离的集成阵列叉指电极介电泳微流控芯片,该芯片由以玻璃为基底的氧化铟锡(ITO)电极以及聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流通道构成。采用该芯片测定了聚苯乙烯微球在电导率为1μS/cm的悬浮溶液中在不同频率下的介电泳响应。聚苯乙烯微球产生正负介电泳响应的临界频率为20 kHz。当交流电压和频率分别为8Vp-p(峰峰值)和2 MHz时获得最优的粒子分离条件,在此条件下对聚苯乙烯微球和酵母菌细胞进行分离实验。实验结果表明,酵母菌细胞受到正介电泳力的作用,被富集到电极的边缘,而聚苯乙烯微球受到负介电泳力的作用被排斥而远离电极,其分离效率能够达到90%。     

不同固体表面下激光多普勒测速的数值模拟

激光多普勒测速仪(LDV)的测量精度和应用受到光电探测器、环境状况、频谱加宽和信号处理等因素影响。本文根据条纹模型和散射机理建立了固体LDV的数学模型,并通过数值模拟详细分析了固体表面特性和测量精度之间的关系,实验结果和数值模拟结果符合得很好。LDV能够精确地测量出固体表面运动速度,但要求被测固体的表面粗糙度在一定范围内,而且这个范围由条纹间距和有效探测体宽度决定。     

大尺寸HVPE反应室生长GaN的数值模拟

利用有限元法对单片6英寸(1英寸=2.54 cm)GaN衬底用氢化物气相外延(HVPE)生长系统的工艺参数进行了数值模拟和优化.通过建立反应室二维几何模型,依次改变HVPE系统中的GaCl,NH3和分隔气(N2)流速等主要参数进行数值模拟,研究分析了反应室内各反应物的浓度分布和衬底上GaN的生长速率变化,同时考虑了涡旋分布以及GaCl出口管壁上寄生沉积等对衬底上GaN生长的影响,并给出了HVPE系统高速率均匀生长GaN的优化参数.模拟分析还表明,适当降低HVPE反应室内的压强可以改善衬底上GaN生长的均匀性.     

光子扫描隧道显微镜光子隧穿可视化数值模拟

提出了一种新的入射波设置“三波法”,即将光子扫描隧道显微镜(PSTM)系统中的入射波、全内反射波和透射的隐失波同时设置为时域有限差分(FDTD)计算区域的入射源,克服了PSTM中应用FDTD所遇到的存在样品台(分层界面)和全内反射等困难。给出了PSTM中探针针尖与样品相互作用和光子隧穿的物理图像。模拟了PSTM探针等高扫描过程。给出了PSTM图像,比较了单光束照射与π对称照射等高度扫描曲线的不同,前者有一定的偏移,后者可纠正偏移。     

光子晶体的数值模拟

1　引　　言　　利用光子晶体构成超小型光路的研究试验正深入展开 ,而数值分析技术则对光子晶体光路的设计起保证作用 ,因此该技术正逐渐受到人们的关注。在光子晶体上利用特有的光子禁带 (PBG)的光波导 ,即使以光波长的大小弯曲或分岔 ,也不产生辐射 ,从而有望实现超小型光路。在光波导分析领域中 ,辐射的数学处理非常困难。虽然从原理上讲 ,无辐射损耗的光子晶体方可实现光路的设计 ,但必须考虑反射的影响 ,现今市售的光波导分析软件几乎均不适用。本文描述光子晶体光路设计所必需的数值分析技术。作为具体的分析实例 ,重点介绍了有限…     

双极型压控晶体管直流特性的数值模拟

本文采用数值计算和解析分析相结合的方法,建立了新型功率半导体器件－－有型压控晶体管（ＢＪＭＯＳＦＥＴ）电流－电压特性的数值分析模型;运用Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ数学分析软件,模拟得出ＢＪＭＯＳＦＥＴ电压转移特性曲线和电压输出特性曲线;得出的结果说明在相同的器件结构尺寸和工作情况下,与功率ＭＯＳ晶体管相比,导通电压略有增加,但电流容量增加较大。     

介电电泳芯片的结构设计与模拟分析进展

综述了国内外微流控芯片介电电泳(DEP)的研究进展和介电电泳芯片的主要结构设计方案。依据芯片电极结构设计的不同,将介电电泳芯片分为阵列电极DEP芯片、抛物线电极DEP芯片、绝缘微柱DEP芯片及其他设计DEP芯片四大类。分别对芯片电极结构设计所采用的模拟分析进行了归纳和综述,重点探讨了如何通过电场模拟分析手段对芯片结构参数进行优化,分析了流体分布与热效应对芯片效能的影响,列举了不同电极结构设计的DEP芯片的工作效率及实际应用效果。提出了目前采用模拟分析方法进行芯片结构设计存在的问题,进而对基于MEMS技术的DEP芯片的设计和应用前景进行了展望。     

微喷管内流动和换热的数值模拟与分析

发展了直接模拟MonteCarlo方法的压力边界条件处理方法 ,并使用这种方法对微型拉法尔喷管内的气体流动特性进行了数值模拟与分析。研究了两种构型的拉法尔喷管 ,对比了相同出口压力不同入口压力下的流场特性 ,以及在相同入口压力时真空压力条件和给定低压边界条件对流场的影响     

基于介电泳微流控芯片实现amol级分子量检测

设计并制作了一种快速检测宫颈癌细胞C4II的微流控芯片。制作的微芯片结构是采用电感耦合等离子体-反应离子刻蚀(ICP-RIE)工艺制备的硅模具为核心的复合结构,微芯片中包含一个10×10的微腔室阵列,单个微腔室底面半径40μm,高度500μm,整个微腔室的理论溶液体积达到250 pL。荧光检测系统采用波长(340±15)nm的激发光滤波片和波长(480±30)nm的接收光滤波片的最佳滤光类型,同时利用介电泳(DEP)法浓缩核酸以及采用硅烷偶联法固定核酸探针OMU-opy2来增加荧光强度。实验结果表示,该微流控芯片能检测到有效荧光的样品溶液最低浓度可低至7.8 nmol/L,从而微芯片的RNA分子量检测极限提升至1.9 amol。