针对微流体系统中对流体进行定量输运的需求,开展了基于MEMS 的无阀微泵理论分析,仿真及实验研究。扩张管/收缩管型微泵是比较典型的无阀型微泵,它以收缩和扩张的不同形状通道代替了单向阀,利用因流道不对称所引起的压力损失的不对称性来实现流体的泵送,而且结构简单,制作工艺成熟,因而引起了人们的普遍重视。本文运用有限元分析软件ANSYS 对扩张管/收缩管的角度、长度、最小口径等因素对流量和效率的影响进行了数值计算。分析了薄膜的振动模态,并对泵膜-流体耦合振动过程进行了理论分析,得出了耦合振动方程的近似解析解。在此基础上分析了不同阻尼系数,不同驱动力以及不同固有频率下的泵膜振幅、泵流量的变化规律。运用有限元软件CFX 分析了无阀泵的动态工作过程及无阀泵的瞬时流量、累积流量随驱动幅值和驱动频率等参数的变化规律。流量仿真结果与实验结果基本吻合。以微机械加工工艺为基础制作出了硅基微型无阀泵,驱动薄膜采用聚合物PDMS 柔性薄膜,泵体为玻璃-硅-玻璃的三明治结构。通过实验测试分别考察了电压和频率以及薄膜刚度等参数对无阀泵输出能力的影响。实验还表明无阀泵既可以用作液体泵,也可以用作气体泵。在相同电压驱动下气体无阀泵的流量要高于液体无阀泵,但气体泵的背压较低。在驱动电压为8V,驱动频率为15Hz时,液体泵的最大流量可达0.44ml/min。泵的最大背压可达17.5cm 水柱。 关键词:MEMS 无阀泵扩张管/收缩管有限元仿真