谭赫　方海旋

摘 要 微泵是微流体系统的关键部件，其广泛运用于生物流体处理和微电子冷却等领域中。本研究设计模拟了一种新型无阀微泵的作用机理，其设计目的在于低雷诺数下有效地克服水动力的可逆性。通过参数扫描系统地分析了不同激励频率和激励振幅下的微泵净泵送流量的影响。对比结果发现，净泵送流量随着激励源振幅的增加而增加，激励频率对净泵送流量影响较弱。

关键词 微流控 ；无阀式微泵 ；有限元 ；数值仿真 ；流量控制

中图分类号 TG142.7

Design and Characteristic Analysis of New Valveless Micropump

TAN He FANG Haixuan

（Mechanical and Electrical Engineering College，Hainan University，Haikou，Hainan 570228）

Abstract Micropump was a vital component in microfluidic system， which was widely used in the biological fluid processing and microelectronic cooling. The mechanism of a new valveless micropump was designed in order to overcome the reverse flow effectively under low Reynolds number. The influence of different frequency and excitation on the pump flow rate of the micro pump were analyzed by the parameter scanning method. The results showed that the net volume pumped increased with the increasing of the excitation source amplitude， the frequency had little effect on the pump flow rate of the micro pump.

Key words Microfluidics ；valveless micropump ；finite element method ；numerical simulation ；fluid-flow control

微泵作为微流控系统的核心部件，是流体控制不可或缺的一环，是微流控技术发展的标志，广泛用于航空航天、试剂分析、生物医疗等领域[1-3]。

微泵根据有无阀门可以分为有阀式微泵和无阀式微泵。有阀式微泵的特点在于微泵工作原理较为简单，其加工工艺已趋于成熟，但该有阀式微泵在工作过程中不可避免的会带来零器件的高频摩擦和器件疲劳，从而影响其工作效率[4]。而无阀式微泵结构简单，原理新颖，在外加激励源下的流体输出响应良好，同时避免了泵腔内零器件的劳损，这些优秀的特性使无阀式微泵具备了较大的发展潜力[5-6]。

当系统的雷诺数较低时，许多无阀泵的设计是无效的，因此不适用于粘性流体和具有小尺度或低流速的应用。这很大程度上是因为没有阀门，在给定的方向上很难实现持续的流动。针对这一难题，本研究拟将新型泵腔与线弹性部件结合，利用部件弯曲变形达到流量精确控制的目的，进一步提升微泵性能表现[7-8]。……