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压电驱动膜片式微滴喷射仿真与尺度一致性试验研究
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:机械工程学报
  • 时间:2013
  • 页码:178-185
  • 期号:08
  • 便笺:11-2187/TH
  • 分类:TH16[机械工程—机械制造及自动化] TP301[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者地址:上海交通大学机械与动力工程学院;上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室;
  • 作者机构:[1]上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240, [2]上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室,上海200240
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(50975178).
中文摘要:

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,在微电子封装和微光学器件制造等领域具有极大的应用前景。提出一种压电驱动膜片式微滴喷射技术,阐述微喷工作原理,基于黏性流体力学进行微喷过程的理论分析并分析影响微滴喷射的关键参数。使用计算流体动力学(Computationalfluiddynamics,CFD)软件基于流体体积法(Volumeoffluid,VOF)的二维轴对称模型对微喷过程进行数值仿真,通过数值仿真分析按需喷射的机理和卫星滴产生的原因,并总结参数对微滴直径和微滴喷射速度影响的规律和经验公式。根据仿真研究结果设计压电驱动膜片式微喷装置,并构建微喷试验系统,试验结果与仿真结果吻合较好,说明提出的仿真方法是可行的。该微喷技术可实现1~150cP黏度范围流体材料的按需喷射,喷射频率可达300Hz,且微滴尺寸具有良好的一致性。

英文摘要:

Micro-droplet jetting technology, a digital controlled micro-droplets generation and dispensing technology, is showing strong potential for application. A piezoelectric actuated diaphragm-driven micro-droplet jetting technology is presented to overcome the defects of the existing microjetting technology. The primary principle of the piezoelectric actuated diaphragm-driven microjetting technology is introduced and theoretical analysis is made to establish the mathematical model. Two-dimensional axisymmetric simulation model is built to predict the fluid interface during microjet process by CFD software and volume of fluid(VOF) method. The effect of the parameters on the droplet ejection characteristics based simulations is analyzed, such as droplet diameter and droplet ejection velocity. On the basis of the simulation results, a piezoelectric actuated diaphragm-driven microdroplet jetting experimental system is developed and made experiments using liquid material with viscosity ranging from 0 cP to 150 cP. The experiments demonstrate that this microjetting technology has a good performance on micron droplets generation and dispensing. And the experimental results agree well with the simulation results, which proves this simulation model and method is correct.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603