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微機(jī)電系統(tǒng)基礎(chǔ)(原書第2版)

微機(jī)電系統(tǒng)基礎(chǔ)(原書第2版)

定 價(jià):¥169.00

作 者: (美)穆罕默德
出版社: 機(jī)械工業(yè)出版社
叢編項(xiàng):
標(biāo) 簽: 暫缺

ISBN: 9787111557333 出版時(shí)間: 2017-03-01 包裝:
開本: 16開 頁(yè)數(shù): 字?jǐn)?shù):  

內(nèi)容簡(jiǎn)介

  相對(duì)于人們對(duì)涉及的非傳統(tǒng)物理的理解,MEMS技術(shù)發(fā)展得非???。只有深刻掌握其基本原理,才能促進(jìn)MEMS技術(shù)的提高,才有可能進(jìn)行微機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造,并讓其在現(xiàn)有的和設(shè)想的各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。本書是MEMS手冊(cè)中的基礎(chǔ)部分,提供有關(guān)MEMS理論和技術(shù)基礎(chǔ)的文獻(xiàn)和參考。書中除了介紹MEMS在微小尺度方面的物理學(xué)、流體力學(xué)、力學(xué)、光學(xué)、電、潤(rùn)滑,還包含了控制理論、分布式控制及軟計(jì)算的內(nèi)容。這些內(nèi)容涉及未來(lái)應(yīng)用的各種重要基礎(chǔ)知識(shí),將其應(yīng)用于微傳感器和微執(zhí)行器能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約能源的有效控制并提高人工裝置性能。本書可供MEMS技術(shù)人員和設(shè)計(jì)人員使用,也可供MEMS專業(yè)的高年級(jí)本科生和研究生參考。

作者簡(jiǎn)介

  Mohamed Gad-el-Hak,1966年于艾因·夏姆斯大學(xué)(埃及)獲得了他的學(xué)士學(xué)位(成績(jī)優(yōu)異),1973年從約翰·霍普金斯大學(xué)獲得他的流體力學(xué)博士學(xué)位,在那里他與Stanley Corrsin教授一起工作。Gad-el-Hak此后在南加州大學(xué)、弗吉尼亞大學(xué)、圣母大學(xué)、格勒諾布爾國(guó)立理工學(xué)院、普瓦捷大學(xué)、埃爾朗根-紐倫堡的弗里德里希-亞歷山大大學(xué)、慕尼黑工業(yè)大學(xué)和柏林工業(yè)大學(xué)進(jìn)行過(guò)教學(xué)和研究活動(dòng),并在美國(guó)和海外研討會(huì)廣泛地演講。Gad-el-Hak博士目前是位于里士滿的弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系的伊內(nèi)茲考迪爾教授和機(jī)械工程系的首席教授。在被圣母大學(xué)任命為航空航天和機(jī)械工程系教授之前,Gad-el-Hak是華盛頓州西雅圖一個(gè)流量研究公司的高級(jí)研究科學(xué)家和項(xiàng)目經(jīng)理,在那里他管理各種空氣動(dòng)力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)研究項(xiàng)目。Gad-el-Hak教授由于開發(fā)出幾個(gè)新的湍流診斷工具而聞名世界,其中包括激光誘導(dǎo)熒光(LIF)技術(shù)實(shí)現(xiàn)流體的可視化;發(fā)現(xiàn)了通過(guò)不穩(wěn)定的周圍平流層實(shí)現(xiàn)湍流區(qū)快速增長(zhǎng)的高效機(jī)制;開創(chuàng)性地進(jìn)行了有關(guān)湍流邊界層的流體與柔性表面相互作用的實(shí)驗(yàn);引入目標(biāo)控制概念,實(shí)現(xiàn)了壁面邊界流動(dòng)的阻力減小、升力增強(qiáng)和混合增強(qiáng);以及開發(fā)出一種新型的黏性泵以適合微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的應(yīng)用。Gad-el-Hak于1994年發(fā)表的湍流邊界層Reynolds數(shù)效應(yīng)工作是該主題范式轉(zhuǎn)變的標(biāo)志。他于1999年發(fā)表的微型器件流體力學(xué)的論文為該新興領(lǐng)域建立了堅(jiān)實(shí)的物理根基,是20世紀(jì)90年代被引用多的文章之一。Gad-el-Hak擁有兩項(xiàng)專利:一個(gè)是飛機(jī)和潛水器的減阻方法,另外一個(gè)是用于三角翼的上升控制裝置。Gad-el-Hak博士發(fā)表了超過(guò)450篇文章,撰寫/編輯了14本書和會(huì)議文集,在各向同性湍流、邊界流動(dòng)、分層流動(dòng)、流體-結(jié)構(gòu)相互作用、柔性膜、非穩(wěn)態(tài)空氣動(dòng)力學(xué)、生物流動(dòng)、非Newtonian流體、硬件和軟計(jì)算包括遺傳算法、流量控制以及微機(jī)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究領(lǐng)域做了250多個(gè)邀請(qǐng)報(bào)告。Gad-el-Hak的論文已經(jīng)在技術(shù)文獻(xiàn)中被引用超過(guò)1000次。他是Flow Control: Passive, Active, and Reactive Flow Management的撰稿人,是Frontiers in Experimental Fluid Mechanics、Advances in Fluid Mechanics Measurements、Flow Control: Fundamentals and Practices, The MEMS Handbook, Transition and Turbulence Control的編輯。Gad-el-Hak教授是美國(guó)力學(xué)會(huì)會(huì)士、美國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)士和終生成員、美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)會(huì)士、美國(guó)航空航天研究所助理會(huì)士以及歐洲力學(xué)會(huì)的會(huì)員。近,他被推選為Tau Beta Pi的杰出工程師,Sigma Gamma Tau和Pi Tau Sigma的榮譽(yù)會(huì)員,以及Sigma Xi的自由會(huì)員。1988~1991年,Gad-el-Hak博士擔(dān)任了AIAA雜志的副主編。他目前擔(dān)任e-MicroNanocom主編,是Applied Mechanics Reviews和e-Fluids的副主編,以及Springer-Verlag的Lecture Notes in Engineering和Lecture Notes in Physics,McGraw-Hill的Year Book of Science and Technology和CRC出版社的Mechanical Engineering Series的特約編輯。Gad-el-Hak博士擔(dān)任了埃及、法國(guó)、德國(guó)、意大利、波蘭、新加坡、瑞典、英國(guó)、美國(guó)政府、聯(lián)合國(guó)以及眾多工業(yè)組織的顧問(wèn)。Gad-el-Hak教授一直是美國(guó)國(guó)防部、能源部、航天局和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)幾個(gè)咨詢小組的成員。在1991/1992學(xué)年,他在法國(guó)格勒諾布爾法蘭西機(jī)械學(xué)院任客座教授。在1993年、1994年和1997年的夏天, Gad-el-Hak博士分別在羅德島新港海軍水下作戰(zhàn)中心作為杰出教授研究員,在法國(guó)普瓦捷大學(xué)作為訪問(wèn)教授,在德國(guó)德累斯頓的Forschungszentrum Rossendorf作為訪問(wèn)科學(xué)家。1998年, Gad-el-Hak教授被評(píng)為第十四屆ASME弗里曼學(xué)者。1999年,Gad-el-Hak獲得了著名的亞歷山大·馮·洪堡獎(jiǎng)——德國(guó)為美國(guó)所有領(lǐng)域的資深科學(xué)家和學(xué)者頒發(fā)的高科研獎(jiǎng)——以及日本政府為外國(guó)學(xué)者頒發(fā)的研究獎(jiǎng)。2002年,Gad-el-Hak被評(píng)為ASME杰出講師,并入選約翰·霍普金斯大學(xué)學(xué)者協(xié)會(huì)。

圖書目錄

譯叢序
譯者序
前言
主編
撰稿人
第1章緒論1
參考文獻(xiàn)4
第2章微機(jī)械器件的尺度6
2.1簡(jiǎn)介6
2.2對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖7
2.3機(jī)械系統(tǒng)的尺度8
參考文獻(xiàn)13
第3章MEMS常用材料的力學(xué)性能14
3.1簡(jiǎn)介14
3.2力學(xué)性能的定義15
3.3測(cè)試方法17
3.4力學(xué)性能參數(shù)27
3.5初始設(shè)計(jì)值34
致謝35
參考文獻(xiàn)35
第4章流體物理學(xué)44
4.1簡(jiǎn)介44
4.2流體物理學(xué)45
4.3流體建模46
4.4納維-斯托克斯方程49
4.5可壓縮性51
4.6邊界條件54
4.7基于分子的模型59
4.8液態(tài)流體64
4.9表面現(xiàn)象69
4.10結(jié)束語(yǔ)72
參考文獻(xiàn)73
第5章MEMS綜合仿真:流動(dòng)-結(jié)構(gòu)-熱場(chǎng)-電場(chǎng)耦合77
5.1簡(jiǎn)介78
5.2電路-器件耦合仿真82
5.3模擬器概述83
5.4電路-微流體器件仿真89
5.5集成模擬方法示范93
5.6小結(jié)與討論95
致謝95
參考文獻(xiàn)95
第6章基于分子的微流體仿真模型99
6.1簡(jiǎn)介99
6.2氣體流動(dòng)100
6.3液體和稠密氣體的流動(dòng)116
6.4小結(jié)118
參考文獻(xiàn)119
第7章小尺度內(nèi)部氣流的流體動(dòng)力學(xué)124
7.1簡(jiǎn)介124
7.2流動(dòng)物理學(xué)125
7.3模擬方法的發(fā)展138
7.4討論143
致謝143
參考文獻(xiàn)144
第8章微器件流體的伯內(nèi)特模擬148
8.1簡(jiǎn)介148
8.2伯內(nèi)特方程的歷史151
8.3控制方程153
8.4壁-邊界條件157
8.5伯內(nèi)特方程的線性化穩(wěn)定性分析157
8.6數(shù)值方法159
8.7數(shù)值模擬159
8.8小結(jié)169
參考文獻(xiàn)169
第9章微通道中滑移流動(dòng)的晶格玻爾茲曼模擬173
9.1簡(jiǎn)介173
9.2三維可壓縮黏性MHD方程174
9.3LBGK方程和MHD方程的平衡粒子分布函數(shù)f0i 175
9.4LBGK方程和磁感應(yīng)方程的平衡粒子分布函數(shù)g(0)i175
9.5粒子分布函數(shù)的耦合LBGK方程解176
9.6有/無(wú)磁場(chǎng)的微通道壓力驅(qū)動(dòng)滑移流體176
9.7小結(jié)180
致謝180
參考文獻(xiàn)180
第10章微通道中的液體流動(dòng)182
10.1簡(jiǎn)介183
10.2電動(dòng)學(xué)背景知識(shí)197
10.3小結(jié)213
參考文獻(xiàn)214
第11章MEMS的潤(rùn)滑223
11.1簡(jiǎn)介224
11.2基本尺度問(wèn)題224
11.3潤(rùn)滑的控制方程226
11.4庫(kù)愛(ài)特流阻尼227
11.5擠壓薄膜阻尼228
11.6轉(zhuǎn)動(dòng)器件的潤(rùn)滑230
11.7MEMS軸承幾何形狀的限制231
11.8推力軸承232
11.9滑動(dòng)軸承234
11.10制造問(wèn)題239
11.11摩擦和磨損241
11.12小結(jié)242
致謝242
參考文獻(xiàn)243
第12章液體薄膜物理學(xué)245
12.1簡(jiǎn)介245
12.2固體表面液態(tài)膜的演化方程252
12.3等溫薄膜256
12.4熱效應(yīng)269
12.5相變:汽化和凝結(jié)275
12.6結(jié)束語(yǔ)281
致謝282
參考文獻(xiàn)282
第13章微通道中氣泡/液滴的輸運(yùn)289
13.1簡(jiǎn)介289
13.2基礎(chǔ)290
13.3壓力驅(qū)動(dòng)氣泡/液滴輸運(yùn)的布雷瑟頓問(wèn)題291
13.4電動(dòng)流氣泡輸運(yùn)295
13.5未來(lái)方向297
致謝298
參考文獻(xiàn)298
第14章控制理論基礎(chǔ)300
14.1簡(jiǎn)介300
14.2經(jīng)典線性控制301
14.3“現(xiàn)代”控制311
14.4非線性控制316
14.5結(jié)束語(yǔ)322
參考文獻(xiàn)322
第15章基于模型的分布式架構(gòu)流動(dòng)控制325
15.1簡(jiǎn)介326
15.2線性化:小街區(qū)的生活327
15.3線性穩(wěn)定:向現(xiàn)代線性控制理論借力329
15.4分散:大規(guī)模列陣設(shè)計(jì)336
15.5局域化:非物理假設(shè)釋放338
15.6補(bǔ)償器縮減:消除不必要的復(fù)雜性340
15.7推論:非線性系統(tǒng)的線性控制342
15.8泛化:擴(kuò)展到空間發(fā)展流動(dòng)344
15.9非線性優(yōu)化:完全納維-斯托克斯方程的局域解346
15.10魯棒性:Murphy定律的吸引力353
15.11統(tǒng)一:合成通用框架354
15.12分解:基于仿真的系統(tǒng)建模355
15.13全局穩(wěn)定:守恒增強(qiáng)穩(wěn)定性355
15.14適用:考慮不斷變化的環(huán)境356
15.15性能限制:確定理想控制目標(biāo)357
15.16實(shí)施:評(píng)估工程化折中357
15.17討論:對(duì)話的共同語(yǔ)言358
15.18未來(lái):文藝復(fù)興359
致謝361
參考文獻(xiàn)361
第16章控制中的軟計(jì)算364
16.1簡(jiǎn)介364
16.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)365
16.3遺傳算法373
16.4模糊邏輯與模糊控制377
16.5小結(jié)386
致謝386
參考文獻(xiàn)386
附錄391
附錄一國(guó)際單位制詞頭(SI詞頭)391
附錄二本書縮略語(yǔ)391

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