有限元法分析磁流变液电磁流场耦合微管道流动特性

《有限元法分析磁流变液电磁流场耦合微管道流动特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要随着微流体系统的发展，微流体的驱动和控制技术已经成为微系统发展需要解决的关键技术。磁流变技术在兼顾流体传动优点的基础上增加了电磁可控特性，可以弥补流体在微机电系统中难以进行精确控制的缺点。本文研究磁流变液在微观状态下的流体动力学模型及其可控特性，研制基于磁流变技术的微阀结构，以达到实现微操纵机构的高精度控制目标。本文正是在此背景下，研究用磁流变液(MRF)作为流体在微小管道中的流动控制情况。首先，介绍了微管道的相关理论，包括宏观流体和微观流体的异同以及微观流体的一些相关特性；随后在第三章进行了理论推导工作，包括外

2、部电磁场的计算、管道内部和管壁上电磁场的推导、磁流变液的微观粒子模型和材料模型以及管道的电磁．流场耦合计算；在第四章用软件COMSOL的有限元数值分析方法，对磁流变液的耦合模型进行建模和仿真，模拟并得到了流过两个通电螺线管之间的微孔管道的磁流变液的流动特性数据。同时搭建了磁流变液的微管道流量检测系统，得到在不同的电流条件下磁流变液的流量，并与仿真分析结果进行比较，分析了在微管道条件下利用磁流变液进行驱动控制的可行性和效果；最后，对研究工作进行了总结与展望，讨论了进一步研究工作中需要解决与研究的问题。基于磁流变液的微管

3、道控制是关于MEMS驱动的一种新的尝试，它为MEMS的研究提供了一种新的解决方案；对于磁流变液来说，将其运用于微管道进行控制，同样也是对其在新的领域应用的一种探索。关键词：磁流变液、微管道、耦合模型、有限元、COMSOL、驱动控制ABSTRACTWiththedevelopmentofMicro-fluidicsystem，thedriveandcontroltechnologyhasbecomethekeytechniqueMicro—fluidicsystem．Magneto—rheologicalFluidsa

4、ugmentscontrollablecharacterbyelectromagnetismonthebasisoffluiddrive，andovercomethedefectthatfluidisdifficulttocontrolinthesystemofMEMS．ThjspaperstudiesthefluiddynamicmodelofMagneto—rheologicalFluidinmicrocosmicstate，developsmicro—valvestructurebasedonMagneto-t

5、heologicalFluidinordertoreachthehighaccuracyintheoperationofmicro-machine．ThisPaperjustexplorestheflowingconditionofMagneto—rheologicalFluid(MRF)inmicro-channelaccordingtothesituation．First，introducethetheoryofmicro·channel，includingthedifferencebetweenmacro—fl

6、uidandmicro—fluidandcharacteristicsofmicro—fluid．ThenexplorethearithmeticinChapter3，includingthecalculationofmagneticfieldoutsideandinside,theparticlemodelofMagneto-rheologicalFluidandthecalculationofcoupledmodel．Inchapter4，usefiniteelementsoftwareCOMSOLtobuild

7、andsimulatethecoupledmodelofMagneto-rheologicalFluidandgettheresultofMagneto-rheologicalFluidthroughthemicro—channel．AndbuildthemeasuresystemtoobtaintheflowrateofMagneto-rheologicalFluidinmicro—channelwithindifferentkindsofelectriccurrent．Thenanalyzethepossibil

8、ityandeffectofdrivingMagneto—rheologicalFluidinmicro-channel．Finallythepapermakesasummaryandexpectationtotheresearch,putsforwardthesystem’sproblemswhichneedtobesolvedandmake