マイクロフロー制御チップの構造及び規模に応じて、そのモデリング方法はシステムレベル設計和デバイスレベル設計。

システムレベル設計はマクロモデル設計とも呼ばれ、具体的にはチップ構造全体をモデリング対象として、入力、出力、制御を規則的に設計する。一般的なシステムレベルの設計方法は次のとおりです。モデリング法、とうかかかいろほう、ちょくせつこうかほう、しゅうちゅうパラメータこうかほうなどがあります。

1、行為モデリング法

挙動モデリング法とは、マイクロフロー制御チップ全体を複数の機能部品に分解し、各機能部品に対してモデリングすることを指す。その後、Fourier級数を用いてインタフェース信号を処理し、チップ全体のモデリングを実現する。この方法は過度に簡略化され、精度が低いなどの問題がある。複雑なマイクロフロー制御システムを設計する場合、簡略化された部分が多いと、発生した誤差が蓄積され、物理法則を真実に反映することができない。

2、等価回路法

等価回路法はノード分析法とも呼ばれ、具体的には研究対象と回路の類似性に基づいて、非電気コンポーネントの数学モデルを電気特性の物理量でシミュレーションする、すなわち研究した問題の物理量を抵抗、容量、インダクタンスなどの物理パラメータと表し、それから「等価回路」を構築して解を求める。

3、直接降下法

直接降下法は軌跡近似法、直交分解法などを用いてチップの物理現象を記述する偏微分方程式群に直接降下処理を行い、それを常微分方程式群に降下し、さらに代数方程式群に簡略化した後に解を求める。直接降下法は、複雑な部品を降下処理することができ、簡略化されたマクロモデルを得ることができる。降下処理にはチップ内部の物理的特性を記述する情報を破棄する必要があるため、実際のモデルとの間には一定のばらつきがある。

4、総パラメータ降下法

セット合計パラメータ降下法とは、静的シミュレーションに基づいて、シミュレーション結果に多項式曲線フィッティングを行い、システムセット総質量マクロモデル、セット総減衰マクロモデルなどのシステムセット総パラメータマクロモデルを得ることを指す。

デバイスレベルの設計はチップのある重要な一環に対して、その進化法則を研究して行う設計である。デバイスレベルの設計は主に数値シミュレーション方法を用いて実現され、有限要素法、有限差分法、有限体積法、スペクトル方法及びその他の数値シミュレーション方法を含む。

以上の方法により、専門ソフトウェアまたはプログラミングを利用してマイクロフロー制御チップの動作進化モデルを構築し、それによって特定の方案に対して論証、評価、最適化を行うことができる。現在、専門ソフトウェアを用いたマイクロフロー制御チップ（またはMEMS）コンピュータ支援設計は主要なモデリング方法であり、その中でプログラミングは主に理論メカニズム研究に適している。一般的な専門ソフトウェアには、COMSOL Multiphysics（有限要素法）、CFD-ACE+（有限体積法）、CoventorWare（有限要素法）などがあり、これらのソフトウェアはMEMSだけでなく、他の研究分野の機能モジュールもあります。また、IntelliSuite、MEMS Pro、TannerPro、HFSSなど、マイクロフロー制御チップの設計に特化したソフトウェアもあります。ここで、私はntelliSイートチップ構造の最適化設計に使用できるだけでなく、パラメータ分析、システムシミュレーション、パッケージ分析などの機能も含まれている。

デバイスレベルの設計は力学、流動、伝熱などの物理法則に従い、精度は高いが、計算量が大きく、一般的には全システムの数値シミュレーションを行うことができない。システムレベルの設計はマイクロフロー制御チップ構造全体に対して、システムの物理法則を記述する粗粒化方法であり、精度は相対的に低いが、計算速度は速い。そのため、以上の2つの方法の利点を融合することができ、チップの重要な部位にデバイスレベルの設計を採用し、非重要な部位にシステムレベルの設計を採用し、マクロ-マイクロ設計方法を形成することができる。

マクロ-マイクロ設計方法の基本思想：

（1）複雑なマイクロフロー制御システムを単純ユニットと複雑ユニットに分ける。

（2）ある方向にスケールの大きい直線通路、貯液池、カーブなどの簡単な幾何学的トポロジー構造に対して、分離変数法や基底関数重畳などの方法を用いてモデル化して解析解を求める。

（3）三次元カオス混合ユニットなどの複雑な幾何学的トポロジ構造に対して、数値シミュレーション方法を用いて解を求める。

（4）データフィッティングと離散化方法を用いて、簡単なユニットと複雑なユニットの間のブリッジを行う。その後、同様の方法ですべてのユニットをブリッジし、循環反復計算によりシステム全体を解いた。