基于小波多重网格方法的微机械谐振器挤压膜阻尼数值模拟

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随着精密加工技术和微电子技术的发展,出现了越来越多的微电子机械系统(Micro-electro-mechanical System,以下简称MEMS)器件。在MEMS器件中,很多是利用微机械机构在固有频率处所具有的优良振动性能来工作即为微机械式谐振器。品质因数是其关键指标。在影响品质因数的能量损耗机制(阻尼机制)中,进入周围流体介质的能量损耗在总能量损耗中占绝对大的比例。因此正确预测挤压膜阻尼对于MEMS器件设计是至关重要的。   本文首次利用了小波多重网格方法(Wavelet Multi-grid Method,以下简称 WMG法)对微机械谐振器挤压膜阻尼进行求解,并对微机械谐振器的特性进行了研究。具体研究内容包括以下几个方面:   1.综述了MEMS的发展现状及其关键性指标-品质因数的主要求解方法及各种方法的优缺点。详细介绍了小波多重网格方法的基本理论及优势。   2.在分析一维小波多重网格算法的基础上,给出了二维小波多重网格方法编程求解的过程。   3.在分析刚性矩形平板微机械谐振器新模型的基础上,分别利用小波多重网格方法、多重网格方法、高斯-赛德尔迭代法求解了在四边自由情况下的微机械谐振器的流-固耦合方程。求解结果证明了小波多重网格方法的优越性。同时对不同边界条件下的微机械谐振器的挤压膜阻尼进行了求解。   4.对微机械谐振器的特性进行了研究,包括挤压膜流体力与挤压数的关系、微机械谐振器中的流体阻尼对频率特性曲线的影响,不同边界条件下的阻尼力、弹簧力与挤压数的关系等。
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