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论文类型：会议论文

发表时间：2017-11-01

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关键字：微流道模具;掩膜电解加工;多物理场耦合;comsol数值模拟

摘要：电解加工过程是多个物理场共同作用的结果,这些物理场直接或间接地共同影响着微流道成形结果,复杂的耦合关系导致了加工结果的难控制性和难预测性,国内外学者纷纷对电解加工过程进行了数值模拟和技术开发。针对医用微流道模具掩膜电解加工的技术难题,考虑并研究了电场、流场等多个物理场的耦合关系。其中,流场影响着电解过程中电解液的氢气气泡率、铁离子浓度和温度等中间物理量,这些物理量直接影响着电解液的电导率,从而影响阴阳极间电场的分布情况;同时,阳极表面的电流密度分布情况直接决定着加工的形状结果和质量,依据经典的多项流动量方程、连续方程、热守恒方程、电解守恒定律等建立了多物理场耦合有限元模型,应用Comsol软件计算得到了微流道段内的电解液流速分布。进而,分析了电解液入口速度对氢气气泡率、铁离子浓度和温度的影响,及其通过三者影响关系,进一步分析其对电解液的电导率影响,得到了阳极表面的电流密度分布,采用动网格进行计算,模拟出沟槽的成形过程。结果表明,电解液的流速分布情况与微流道沟槽的结构有关,微流道直线段流速分布均匀,两端圆弧段流速低,入口速度较小时,圆弧段沟槽底部电解产物残留,表面呈黑色;流场影响氢气、铁离子和温度的分布,沿电