随着MEMS技术在生物医学工程领域的广泛应用,微流体驱动与控制技术的研究已逐渐成为MEMS研究的一个热点。超声行波微流体驱动技术在原理上不同于当前各种微流体驱动技术,是利用压电陶瓷的逆压电效应产生的超声振动在输送管道中激起行波,并在管道内的流体介质中产生行波声场,在声流、声辐射压等共同作用下,使液体沿行波方向运动。作为一种新型微流体驱动技术,超声行波驱动具有没有可动部件,所需驱动电压低,控制方法简单,利于小型化等优点,具有广泛的应用前景。本文概述了微机电系统(MEMS)及微流体系统的发展现状,对目前的几种微流体驱动与控制技术作了介绍。基于压电陶瓷的逆压电效应及其材料特性和频率特性,简述了行波的合成,通过对声辐射压力及声流产生机理的研究,得出驱动机理与模型参数的关系,为超声行波微流体的驱动控制打下理论基础。介绍了超声行波微流体驱动有限元分析理论基础。基于有限元法,建立了压电陶瓷的有限元模型进行了推导,介绍了耦合场分析、模态分析和谐响应分析理论、理想介质的基本方程、声波的有限元分析理论以及声固耦合问题。利用ANSYS有限元分析软件,建立圆环形微流体驱动模型,通过有限元模态分析,得到模型的固有频率和振型,讨论了模型固有频率与尺寸参数的关系,如模型的内径、外径、弹性体厚度、压电陶瓷厚度等;通过谐响应分析,激励出所需振型,验证了频率特性,分析了位移与频率的关系,比较三种模态下的幅值变化,为流体单元的分析打下基础。进行了超声行波微流体驱动模型的声固耦合模态分析,通过对耦合模型与非耦合模型的对比分析,得出声场对模型固有频率的影响;进行了谐响应分析,对比了B(0,5)模态的振幅和声压分布。建立了超声行波驱动的圆筒模型,进行模态分析,得到需要的振型和固有频率。在圆筒模型的内部填充流体介质,进行声固耦合分析,得到各模态振型、频率及声压分布,分析声压云图与模态分析中的位移云图的关系;进一步分析了不同流体介质空气和水对固有频率的影响。选择空气作为流体介质对圆筒模型进行流固耦合分析,简述流固耦合的原理,介绍了流固耦合模型的建立和分析步骤;通过分析,得到流体在圆筒内部的速度流线图以及速度云图,可了解圆筒模型内部流体的运动情况,对微流体运动和混合的进一步分析,及模型结构的进一步优化设计提供借鉴。