微喷射系统是由好几个部分组成的哦。有喷射模块，它主要是喷头和供料管，喷头能产生喷射出来的小液滴，供料管呢就负责提供生物材料。还有温控室模块，这里面有成形平台，它是用来接住生物墨水的；上盖和底板能改变温控室里面的温度；观察窗可以让我们看到里面的情况，这样就能及时调整；保温罩能减少温控室和外面环境的热量交换，让里面的温度更稳定。打印头控制器也很重要，它能输出有一定波形的脉冲电压，加到压电陶瓷上，让压电陶瓷产生喷射液滴。供料模块包括供料瓶、供料管和水浴锅，供料瓶是用来储存生物材料的，供料管把供料瓶和喷头连起来，水浴锅能给供料瓶提供一个温度不变的环境。气压模块是气泵和气压控制器组成的，气泵提供气压，气压控制器把气泵不稳定的气压变成稳定的气压，这样打印材料在喷嘴口就能保持平衡状态啦。温控模块负责调控温控室和喷头的温度。运动控制模块能根据实验的需求生成特定的程序，让三轴平台很精确地运动。高速摄像模块有高速摄像机和强光灯，它能拍下往下落的高速液滴，还能分析液滴的运动速度和直径。红外热像模块可以拍下温控室里面空气的温度场和打印模型的温度。

物质有固体、液体、气体三种状态，每种状态对应着一个相，就是固相、液相和气相。不同状态两两组合在一起运动，这就叫做两相流动。这样就有三种两相流，像固液两相流、固气两相流和气液两相流。在做试验的时候，生物材料被喷头里面的压电陶瓷管挤压，从喷头里喷出来，经过空气落到温控室的成形平台上。这个过程只有液相和气相，所以这是气液两相流。因为生物材料和空气的流体特性不一样，在流动的时候，气液接触的界面会有表面张力。在表面张力的作用下，接触界面会弯曲，液态的生物材料会尽量让自己的表面积变小。在下落过程中，影响微喷射的因素有很多，而且还要分析流体的运动状态和特性，这个过程挺复杂的，所以需要大概地分析一下微喷射过程。在流体力学里，如果运动的流体速度比声速小，那就可以把它看成是不可压缩流体。在流体流动的时候，为了描述液体整体的流动情况，可以对流体的总质量、总动量和总能量进行描述。

溶液在喷嘴里面流动的时候，在中心的地方剪切应力是零。离中心越远，剪切应力就越大，到了壁面的时候，剪切应力就达到最大了。所以通过算一下喷嘴口两边的压力梯度，就能得到喷嘴内部剪切应力的分布情况。压力梯度可以用测量两边的压力差除以喷嘴长度来算。因为管型压电陶瓷的挤压，会让管内部的体积变化，这样压力就增加了。两端的电压慢慢变化，也会影响管型压电陶瓷的形状变化，导致管内压力跟着变。根据上面说的公式，就能算出管内剪切应力的分布，也就可以得出粘度值。因为剪切应力会影响细胞的活性，所以要适当把剪切应力值减小。如果材料的粘度比较大，那整体数值就大，如果要产生喷射液滴，就得提高喷射的压力，这样液滴才能克服表面张力喷出来。微喷射过程的水平集处理，水平集方法是一种能分析两相流动界面形状变化的方法，它的好处是可以计算边界层的变化，还能分析边界层的结构变化。微喷射过程是轴对称分布的。为了提高计算的效率和精度，可以把微喷射仿真模型简化成二维轴对称模型。黑色的部分是生物材料，灰色部分是空气区域，红色虚线表示轴对称。生物材料从喷嘴喷出来进到空气区域，空气区域里的压力是不变的，相对气压是零。