電潤濕修調慣性微流體導電開關的仿真與優(yōu)化.pdf

1、針對傳統(tǒng)“固-固”型微機械開關存在信號跳變、觸點易磨損、接觸電阻大等缺點，設計了一種利用水銀微液滴在變矩形截面微通道中流動來實現(xiàn)通斷的慣性微流體導電開關。通過改變慣性開關的結構參數(shù)尺寸，可設計不同的閾值加速度。另外，基于電潤濕原理，能實現(xiàn)慣性開關的后工藝閾值修調。
　　根據(jù)慣性開關的結構組成和工作原理，基于Young-Laplace方程建立了慣性開關在斷開-閉合臨界狀態(tài)下的準靜態(tài)閾值解析模型。分別根據(jù)Bracke、Jiang和Se

2、ebergh動態(tài)接觸角模型以及介質上電潤濕原理編寫用戶自定義函數(shù)UDF,并采用CFD仿真軟件，基于VOF-CSF多相流數(shù)值計算方法，討論了動態(tài)接觸角、外加電壓、介質層厚度、水銀微液滴體積以及外界溫度變化對開關閾值特性和響應時間的影響，并模擬了加速度作用下水銀微液滴在微通道中連續(xù)變形的動態(tài)過程。
　　為了降低微機械加工誤差對開關性能的影響，給出了對關鍵結構參數(shù)進行優(yōu)化的穩(wěn)健設計方法。首先，結合解析分析和數(shù)值仿真確定影響開關閾值的微閥

3、口寬度、微通道深度、微通道側壁擴張角等關鍵結構參數(shù)，并將田口穩(wěn)健設計方法用于參數(shù)的優(yōu)化設計，利用正交試驗設計和信噪比分析得到最優(yōu)尺寸組合。正交試驗涉及3因素6水平，考慮到內表設計具有可控因素少、水平多的特點，對傳統(tǒng)的正交試驗設計進行了改進:各因素水平按照從小到大的順序進行分組，再三個一組，通過全面試驗獲得內表，并利用正交試驗設計內表。這種全面試驗和正交試驗相結合的方式，不僅擴大了參數(shù)的搜索范圍，而且提高了試驗結果的準確性。
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