《微懸臂樑感測器流固耦合振動特性研究》是依託哈爾濱工業大學，由王飛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：微懸臂樑感測器流固耦合振動特性研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王飛
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微懸臂樑感測器是探索微觀世界的重要工具，被廣泛套用於微觀領域形貌探測和參數測量。由於頻率參數容易測量，通過微懸臂樑感測器諧振頻率變化，間接探測被測對象的方法成為研究熱點。近期研究發現，微懸臂樑感測器在流體中振動時會產生流固耦合振動現象，具體表現為：其諧振頻率受流體影響強烈，且影響程度無法用經典振動理論解釋，並表現出 尺度效應和頻率效應。考慮到微懸臂樑感測器主要工作於流體環境，這一現象給以微懸臂樑感測器為工具的定量研究帶來了較大困難。本項目擬研製微懸臂樑感測器流固耦合振動特性試驗平台，分析微懸臂樑感測器和流體之間的相互作用機理，建立其諧振頻率與流體邊界條件、粘度、密度和溫度等參數之間的關係模型，發展微納米結構流固耦合振動理論。本項目的研究對於揭示流體對微納米結構動力學特性影響及其表現出的尺度效應和頻率效應的物理機制、高靈敏微懸臂樑感測器設計和套用將具有重要意義。
結題摘要
微懸臂樑感測器在流體中振動時會產生流固耦合振動現象，具體表現為：其諧振頻率受流體影響強烈，且影響程度無法用經典振動理論解釋，並表現出 “尺度效應”。這一現象給以微懸臂樑感測器為工具的定量研究帶來了較大困難。本項目以沉浸於流體環境中的薄板型微懸臂樑感測器為研究對象, 建立了考慮“尺度效應”的微懸臂樑感測器二維流固耦合理論模型，提出了基於等效參數提取的簡化數值求解方法，並通過實驗論證了理論模型的有效性和準確性，同時分析了諧振頻率與粘性流體之間的關係及其 “尺度效應”。研究表明作為影響浸於流體環境中的微懸臂樑頻率回響特性的主要因素，流固耦合作用將使微懸臂樑振動各階模態諧振頻率值及振動幅值顯著降低，且隨著微懸臂樑厚度的減小或長寬比的增大，這種影響的程度將隨之增強，同時在尺寸效應及邊界滑移條件的影響下，流固耦合作用對微懸臂樑頻率回響的影響將出現一定程度的減弱。
