本论文主要进行微通道流体接电开关的结构设计以及性能分析，本文所要求的的环境是中大口径、发射过载低于4000g的引信环境。为了设计出符合要求的MEMS流体开关，需要完成以下工作：

1) 阅读有关引信的文献，了解中大口径的机电引信的发射环境，熟悉能够影响引信特性的有关因素，在了解有关MEMS流体开关文献的基础上，结合引信应用的环境，对微通道流体开关有一个初步的构想。

2) 学习流体力学的有关知识，了解微观尺度下惯性力、粘滞力、表面张力等力对流体的影响，明确MEMS流体开关的原理，再根据发射过载确定微通道的尺寸范围，并且确定所选用的流体。

3) 在有关文献的基础上，确定微通道流体接电开关的具体结构，在AutoCAD中建立其二维模型，分为导气管、微通道和两个储存流体的腔体。利用划分网格的软件GAMBIT，对导入的CAD 模型划分网格，再利用流体仿真软件FLUENT进行仿真以确定设计是否符合要求。如不合要求，分析原因，优化结构。

4) 总结全文主要工作内容和成果，得出结论，并指出应该改善和需要继续完成的工作。

2  MEMS流体惯性开关的理论基础

对于流体惯性开关的设计，在本科阶段已经学习了机械结构设计的一些知识，但是对于流体有关知识只是在工程流体力学这门课上浅显涉猎，所以为了设计出符合要求的流体惯性开关，必须学习一些有关流体的基本理论。本章节主要是讲解关于流体的基本理论，包括两个方面，一方面是流体本身的性质，另一方面是求解流动流体的一些基本算法。

2.1  流体力学的基本理论

2.1.1  性质

如开头所讲，流体惯性开关的主体是流体，对流体的性质要有一定的了解。流体的几点性质中对流体惯性开关的阈值以及经过阀门后的状态有很大的影响。以下是有关流体的性质：

(1)易流动性：易流动性是流体区别于固体的根本标志，是指气体和液体在任何微小的剪切力的作用下会被破坏内部的平衡，开始流动。基于流体具有的易流动性，对其施加一定的驱动源来控制流体液滴的前进后退，从而控制开关的闭合。

(2)粘性：是流体抵抗剪切变形的能力。当流体之间有相对运动时，内部就会产生切应力来抵抗这种趋势，这种趋势就是流体粘性的表现形式。而流体惯性开关的设计要考虑流体的粘性，粘性会影响微观尺度下流体运动的形态，一定程度上影响阈值。

(3)压缩性：首先必须强调任何物体都是可以压缩的，因为相邻的分子之间是有空隙的，外力和温度都会影响分子力的平衡，分子间的空隙就会变化，宏观上表现为体积的变化。而液体的压缩量相对于其体积来说，可以忽略不计，设计流体开关时可认为液体是不可压缩的。液体的不可压缩性对流体惯性开关的设计也是至关重要的，若液体具有较大的可压缩性，会在阀门处被挤压，体积变下，没有达到阈值也可以通过阀门，导致阀门失效。文献综述

2.1.2  作用力

为研究流体在微通道内的流动，必须了解流体上的作用力，通过分析作用力来求得开关的阈值大小。流体上的力有以下三种：

1) 体积力：是指外力场作用于流体全部质点上产生的力，大小与外力场和自身的体积有关。体积力是一种超距力，不需要接触就能产生，在流体惯性开关中设计中体积力是预估开关阈值的依据。