提出一种基于气动微流控芯片的新型智能痕量灌溉系统，利用气动微流控芯片片上膜阀作为控水元件，阐述了新型智能痕量灌溉系统和片上膜阀的结构设计和工作原理，建立了新型智能痕量灌溉系统和片上膜阀的物理模型。对单个片上膜阀不同气体驱动压力、不同液流驱动压力下的出口流量，以及片上膜阀不同组合时的动态流量特性进行仿真分析，给出了不同情况下智能痕量灌溉系统出口流量和出口截面流速、压力分布等特性的分析结果。利用PDMS材料和软刻蚀技术对痕量灌溉系统控水元件进行封装，并对其流量特性进行了实验研究。讨论了在液流驱动压力为10kPa、不同气体驱动压力时和气体驱动压力为0、不同液流驱动压力时，影响痕量灌溉系统流量的几种因素，并对实验现象进行理论分析。

针对常规电磁阀和阀组结构复杂、尺寸巨大,很难与微流控芯片进行集成的问题,采用新型阀体材料高弹PDMS,设计了一种新型电磁微阀.通过Fluent软件嵌入UDF函数对典型驱动压力下不同阀口开度电磁微阀的静、动态流量特性进行数值仿真,并对开关和脉冲宽度调制(PWM)两种模式下电磁微阀流量特性进行了实验研究,结果表明:在驱动频率相等的情况下,电磁微阀流量与压差呈正比;当压差一定时,电磁微阀流量与驱动频率呈反比,电磁微阀平均流量与占空比呈正比;电磁微阀出口流量与阀口开度呈正比.所设计的电磁微阀流量控制精度高、封装成本低,能够提高微流控芯片的集成化程度和控制性能.

提出一种可用于气动微流控芯片气压控制的电磁致动微阀，阐述了微阀的工作原理与结构，利用Fluent软件嵌入UDF函数对几种不同阀口开度下流场分布特性进行了仿真分析，给出了不同阀口开度下流场速度、阀口前后压力变化以及微阀的出口流量特性分析结果。