交流电渗粒子收集的研究

针对低浓度微纳粒子快速准确收集这一MEMS领域瓶颈问题展开了相关研究.实验研究发现,在对称电极芯片上施加低压低频交流电信号,样品中的微纳粒子收集到电极表面固定区域.以交流电场机制为基础,建立了交流电渗对称电极的二维模型及等效电路,推导了交流电渗作用下的微流体流动速度公式,对比研究了介电泳、重力以及浮力作用下微纳粒子的运动速度.通过数值仿真计算,分析了交流电渗作用下微纳粒子在对称电极上的收集位置,研究了介电泳力对于微纳粒子收集的影响,并对仿真与实验进行了对比分析.研究表明,在交流电场机制中低压低频条件下, 交流电渗起主导作用,能够快速准确地进行微纳粒子收集.     

交流电渗微泵理论模型与数值仿真

通过交流电渗流的产生机制及对非对称电极交流电渗微泵驱动原理的分析，建立了交流电渗微泵的物理模型和数学模型．根据微通道内电势分布满足Laplace方程，确定了交流电渗微泵微通道内电势及电场分布．并且利用设定的微通道内流场的边界条件，对Navier-Storks方程进行了数值仿真计算，获得了微通道内电渗流流场，分析表明其仿真计算与实验结果具有较好的一致性．从而验证了交流电渗微泵理论模型的正确性，为进一步研究和分析非对称电极交流电渗微泵提供了理论工具和仿真手段．     

电动机输出扭矩测量装置设计

为了实现直接测量出电动机在工作过程中的输出轴扭矩,以方便分析电动机工作效率,设计了一种电动机输出轴扭矩直接测量装置。利用带传动紧边拉力、松边拉力、几何结构关系及电动机输出轴扭矩与力传感器力信号间的关系,分析了该装置的测量原理,给出了测量理论计算方法和过程。理论分析方法及测试装置结构设计为直接测量电动机输出轴扭矩提供了一种新的方法和手段。     

交流电渗微泵流速影响因素的研究

影响交流电渗微泵流速的因素很多,如电极参数、驱动信号参数、溶液的导电率等。通过分析非对称电极交流电渗驱动理论,揭示了交流电渗微泵非对称电极表面流速的计算方法。在分析电极表面流速计算方法的基础上,探讨了以上参数对交流电渗微泵流速的影响规律,这对设计非对称电极交流电渗微泵、驱动信号参数的选择及溶液性质的影响具有指导意义。     

微通道交流电渗粒子收集位置的确定

为了研究在交变电场作用下,样品中的微观粒子被收集到电极表面固定区域的作用机理,通过聚苯乙烯粒子在微通道内的收集实验,得到了粒子及流体的运动规律;基于交流电场作用机理,对电极表面的电势、通道内的电压、电场分布及流体在通道内的流动过程进行了计算,并用仿真分析进行验证。计算及仿真结果表明,粒子在微电极上的收集位置与实验结果十分吻合,即粒子收集的位置为电极上的固定位置。研究结果为交流电渗粒子收集微通道的设计及相关的粒子收集检测提供了理论与实验基础。     

沉积电压对电泳沉积成膜均匀性的影响

沉积电压是电泳沉积工艺的重要参数之一。为研究其对电泳沉积成膜均匀性的影响,对带电粒子的电泳过程进行理论分析,并结合COMSOL多物理场接口,得出电泳过程的仿真图。结果显示:施加电压增大,流场流速增加,但电极间形成的流场相对均匀,膜层的均匀性也较好。沉积电压不高于100 V时,极间形成的均匀流场并不影响粒子均匀沉积;电压高于100 V时,极间形成的明显不均匀流场会影响粒子的运动与沉积,从而降低了膜层的均匀性。     

CAD技术在圆筒形压力容器排版工艺上的应用

在进行钢制圆筒形压力容器排版设计时 ,工程技术人员以往使用传统的手工计算和手工绘图方法 ,其设计过程烦琐、工作量大、周期长且图样不规范。使用CAD技术完全能够替代传统的设计方法 ,并提高设计质量及设计效率     

交流电场作用下微电极表面电渗流流速的计算

为解决微流体在交流电场作用下电极表面电渗流的流速计算方法,在电极极化产生双电层的基础上,建立了交流电渗等效电路模型,通过对双电层容抗和溶液电阻的计算,得出了微电极表面交流电渗流流速的计算公式,并对各点交流电渗流速与频率的关系进行了分析.结果表明,电极参数为宽80μm,长2 mm,电极间距20μm的对称电极交流电渗,在电极表面上的各点电渗流流速与输入信号频率对数呈正态分布状态.研究结果为交流电渗驱动微流体提供了理论参考依据.     

行波电渗微流体驱动仿真和实验研究

为了探讨在封闭通道内微流体在行波电渗作用下的流动状态,进行了行波电渗微流体驱动实验及仿真研究。通过对行波电渗微流体驱动原理的分析,建立了行波电渗微流体驱动数学模型。根据微通道内电势分布满足Laplace方程及通道内流体流动满足Navier-Storks方程,并利用建立的边界条件,确定了行波电渗在微通道内电势及电场的分布,通过对电场及流场问题的耦合求解,获得了微通道内行波电渗微流体驱动流场。分析表明,其仿真计算结果与实验结果具有较好的一致性,从而验证了行波电渗微流体驱动理论模型的正确性,为进一步研究和分析行波电渗微泵提供了理论工具和仿真手段。     

直线电机抽油机运行参数优化设计

为使直线电机抽油机具有最佳的节能效果,运行参数更加合理,研究了直线电机抽油机动力学模型,确定了直线电机抽油机运行参数优化设计的目标函数,给出了优化设计中的约束条件,采用惩罚函数法及Newton迭代法,编制了优化软件并对直线电机抽油机运行参数进行了优化设计.结果表明:优化后的悬点动力示功图与理论静力示功图吻合性较好,装机功率变小,具有很好的节能效果.