毛细管电渗流微泵的流体动力学的数值仿真

摘要

利用电渗流(EOF:Electroosmotic flow)机理制作出的微泵,以其体积小、噪声低、易于控制和结构简单等优点,在药物输送、生化合成及微机电系统(MEMS)中得到了广泛的应用。以实现CPU的温度控制为目标,对电渗流泵的控制及速度、压力间的关系进行了分析。应用无网格法(Meshless/meshfree)对Laplace方程、Poisson-Boltzmann方程、Navier-Stokes方程进行数值求解。数学模型不仅可以仿真几何形状简单的直管内微流体的驱动过程,也可以仿真几何形状复杂、ζ电势较大条件下的微流体的流动情况,为电渗流泵的设计提供了仿真模型。主要讨论通过改变外加垂直电势和ζ电势,实现对电渗流泵的控制以及电渗流泵所能承受的背压问题。