题目：基于MEMS工艺的硅片基离心叶轮流动机理及对滑移因子的影响研究

随着微机电系统的不断发展，微能源系统这一概念应运而生。微型发动机作为微能源系统的一种具体形式，因兼备很高的能量密度和功率密度而拥有广泛的应用前景，各国相继开展了相关领域的研究，取得了较大进展。但对于基于MEMS加工方法的微型燃气涡轮发动机的流动机理及其作用机制尚缺乏系统深入的研究。因此本文重点针对这一不足，以基于MEMS加工方法的微型离心叶轮为研究对象，采用数值模拟方法深入开展流动机理探索及模型研究，并通过开展主导物理机制与设计过程中关键参数的内在关联分析建立相应的影响模型，进而为基于MEMS加工方法的微型燃气涡轮发动机的后续发展奠定理论基础。

首先通过开展MEMS加工方法对硅片基微型离心叶轮在结构设计方面的限制和影响以及该加工方法自身特点的分析，提出了传热和间隙流动是基于MEMS加工方法微型离心叶轮的气动热力学主导物理机制。结合微型离心叶轮设计探索研究，提出滑移因子是影响叶轮设计的关键经验参数。

其次，通过考察粘性作用对微型离心叶轮间隙泄漏流的影响建立了间隙泄漏流动驱动机制评估方法，得出微尺度下的间隙泄漏流驱动机制是粘性力和惯性力共同作用的结果，同时间隙泄漏流流量系数Cd会大幅减小。引入可压缩性和粘性作用的影响，建立了适用于微小尺度的间隙泄漏流动气动堵塞模型，经验证表明应用该模型可以实现对间隙泄漏流堵塞更准确的预测和评估。

随后，通过考察传热效应对微型离心叶轮的影响，分析得到传热对微型离心叶轮内部流动的作用形式主要表现在对间隙泄漏流动和轮毂角区流动的影响。通过进一步探索传热效应对间隙泄漏流动的作用机理，对间隙泄漏流气动堵塞模型进行了考虑传热影响的修正。

最后，提出了基于堵塞评估的滑移因子影响模型，建立了滑移因子与微型离心叶轮主导物理机制之间的内在关联。应用滑移因子模型开展了微型离心叶轮的改进设计研究，结果表明给定恰当的滑移因子可以得到更准确的设计结果。此外，通过对改进设计方案开展结构强度校核及工艺设计研究，完成了基于MEMS加工方法的微型离心叶轮工程应用探索。在工艺设计中提出了采用单晶片模具级键合（SDFB）工艺方法替代传统的基于多晶片晶圆级键合（MWFB）工艺方法进行工艺改进，为微型离心叶轮的工程应用奠定了更稳定的工艺实现基础。