压电微泵是微流体系统中的核心部件,可以广泛的应用于化学分析、药物输送、芯片冷却等领域,在近二三十年得到了飞速发展。本文主要对扩散收缩管无阀压电泵及扩散收缩元件进行了数值模拟和实验研究。将影响微泵性能的参数分为驱动参数和结构参数两大类。选择泵腔体积变化率、激励频率和扩散角度为变量,探索影响微泵效率的内部因素。首先通过激光测振仪得到微泵运行时压电振子的振动位移,并与Bu等人提出的位移模型进行比较,发现模型具有较高的准确性,为数值模拟提供了可靠的边界条件。实验与模拟的对比证明数值模拟具有很高的可靠性,也为微尺度流动下转捩点提前的推论提供依据。利用数值模拟对扩散角5°~60°,压电振子位移为0.5~80μm,激励频率为10~5000Hz情况的微泵进行研究。利用统计方法对微泵内的漩涡位置和持续时间进行统计分析,揭示了各变量对微泵效率产生影响的内在因素。激励频率为100~1000Hz时微泵效率随着频率的增大而增大是因为逆压梯度产生的漩涡在吸入阶段堵塞了流管。通过流管稳态试验台对低雷诺数下扩散角为20°、40°和60°的流管进行了研究。成功利用高速数码相机捕捉到流管内的速度分布,发现扩散角为20°的流管锥管效率达到最大值时没有边界层分离现象发生,而扩散角为40°和60°的流管锥管效率达到最大值时壁面两侧存在漩涡。利用数值模拟对扩散角5°~60°,雷诺数为100~1500,频率为0~5000Hz情况下流管的锥管效率进行研究。定常情况下,定义了最优扩散角,并推测最优扩散角是某雷诺数下不发生边界层突然变厚或分离的最大角度。非定常情况下,频率小于100Hz时锥管效率几乎不随频率的增大而改变,因此对于流管的分析时可以用定常研究代替非定常研究(f?Hz100);频率大于100Hz,雷诺数为100时,锥管效率随着频率的增大持续降低,雷诺数为1500时锥管效率随着频率的增大则持续升高。雷诺数为700时锥管效率和流管内流动现象与微泵研究中保持高度一致,说明很大程度上可以用流管研究代替整泵研究,从而简化研究对象。