王 堃 习俊通,2

1.上海交通大学机械与动力工程学院，上海，2002402.机械系统与振动国家重点实验室，上海，200240

压电膜片式微喷的多场耦合仿真模型及其应用

王 堃1习俊通1,2

1.上海交通大学机械与动力工程学院，上海，2002402.机械系统与振动国家重点实验室，上海，200240

基于自行设计制造的压电驱动膜片式微喷装置的实际结构，建立了一个多场耦合的数值模型，用来研究压电驱动的膜片式微滴喷射过程中的参数作用和变化规律。在模型的建立过程中，对流体部分的湍流判定和表面力作用的关键技术问题进行了分析研究。该模型能较好地模拟微喷装置工作过程。利用该模型研究了驱动波形对液滴属性的决定关系，以及液体腔中一个工作周期内压力的变化规律等问题。

压电驱动；膜片式微喷装置；数值模拟；按需喷射

0 引言

压电驱动的微滴喷射技术是一种数字化控制微米级液滴产生和分配的技术。由于具有精确控制、高效率、高材料利用率等优点，故基于微滴喷射技术的加工制造工艺在生物医药实验、微电子封装、MEMS、微光学元器件制作等领域展现出巨大的应用潜力。为了使压电微喷装置的设计和应用更加高效，必须掌握其各种参数的影响规律。除了进行实际的物理实验研究之外，基于计算机数值仿真模型的分析也是一种有效且可靠的研究方法，国内外许多学者在此方面做了大量工作。CHEN 等[1]建立了一个理想化的压电驱动微喷装置的流体数值模型，并利用该模型研究了液滴形成条件、液滴体积和速度与外加驱动的关系、液滴体积与液体腔体积变化的关系等问题，阐明了压电驱动微喷装置液滴形成过程的一些基本规律。……