微流體有限元分析軟件的設計與研究.pdf

1、隨著微機電系統(tǒng)(MEMS)特別是微流控芯片的發(fā)展，微米乃至納米尺度構件中流體的控制技術越來越重要，已經成為微系統(tǒng)發(fā)展需要解決的關鍵問題之一。微流體的流動及傳熱等特性研究成為眾多科研人員關注的焦點。有限元法(Finite Element Method)廣泛應用于流體分析領域。然而，由于微流體特性的存在，許多宏觀流體數(shù)學模型不適用于微流體?；诤暧^流體力學理論的商品化流體分析軟件不完全適于進行微流體分析。微流體的研究現(xiàn)狀決定了現(xiàn)有的分析軟件

2、必然是在和微流體理論及實驗研究良性互動中不斷發(fā)展與完善。 傳統(tǒng)的流體有限元分析軟件大都采用結構化設計方法，可擴展性和復用性差，在新模型、新理論層出不窮的微流體分析領域，尤其面對復雜問題時，改寫的困難程度可想而知。本文將面向對象有限元法引入微流體分析軟件的設計中，實現(xiàn)了一個微流體有限元分析軟件框架，軟件整體由前處理模塊，有限元計算模塊，后處理模塊組成，實現(xiàn)了模型的構造(前處理)和實際計算的分離，程序在重用性和可擴展性方面較

3、結構化流體分析軟件具有明顯的優(yōu)勢。 本文將整個程序涉及對象分成四大類：有限元模型對象，模型分析對象，數(shù)值計算對象，圖形繪制對象。在前人研究基礎上，設計了模型對象中單元類、結點類、高斯點類、載荷類等對象；模型分析對象中分析類等對象；數(shù)值計算對象矩陣類、向量類以及可視化對象圖形繪制類等對象。對它們及其派生類進行了分析，描述了它們的屬性、提供的方法以及與其它一些相關類之間的耦合關系?；诔绦蚰K化的考慮，數(shù)值計算類以及前處理可視化