董金新 林谢昭 应 济 李 俊

1.温州职业技术学院，温州，325035 2.浙江大学，杭州，310027

0 引言

微流体系统中大都要求有微泵。其中，薄膜往复振动式无阀微泵是以扩散／收缩单元为阀门，通过泵膜的振动驱动流体，其制造简单，可以驱动一些非均相的流体，是众多研究的焦点。根据驱动原理不同，无阀微泵可划分为电磁、静电、压电、形状记忆合金等多种类型。其中，静电无阀微泵具有较低功耗，易于与IC工艺集成兼容等优点，而得到广泛关注。

由于微泵的尺度很小，薄膜往复振动式无阀微泵的绝大部分物理量难以通过实验测量，特别是瞬态量。因此，在微泵的研制阶段，利用数值方法对动态性能进行仿真、预测显得很重要。它不仅可降低费用，而且能更好地了解微泵的工作原理以及可能的潜在缺陷。但因微泵中柔性泵膜、电驱动和流体相互耦合，加之流体在扩散／收缩单元中的不同流动方向表现出的不同压力特性，增加了对整个泵的仿真难度和复杂性。早期的研究采用低阶集总参数模型［1－2］和等效电网络模型［3］等简化方法，忽略了参数的空间分布特性。目前大部分的研究没有考虑泵的流固耦合效应，也无法建立电驱动信号量与流体动力学量（比如流量）之间的关系。或是研究驱动器的动态特性［4－7］；或是简化流体场，根据扩散／收缩单元的压力损失系数，将泵膜的运动与泵腔内外压力以及扩散／收缩单元流量联系起来，研究泵膜的动态特性［8－11］；或是将驱动器的位移输出，作为流体场的移动壁面问题来研究泵流体的动力学特性［12－14］。……