根据微流控芯片的结构及规模，其建模方法分为系统级设计和器件级设计。

系统级设计也称为宏模型设计，具体而言，是以整个芯片结构为建模对象，对输入、输出、控制进行规律性设计。常见的系统级设计方法包括建模法、等效电路法、直接降阶法、集总参数降阶法等。

1、行为建模法

行为建模法是指将整个微流控芯片分解为多个功能部件，针对各功能部件进行建模。然后，利用傅里叶级数处理接口信号，从而实现整个芯片的建模。该方法存在过度简化、精度较低等问题。对复杂的微流控系统进行设计时，若简化部分较多，就会将产生的误差累积，不能真实反映物理规律。

2、等效电路法

等效电路法也称为节点分析法，具体上是根据被研究对象与电路的相似性，把非电器组件的数学模型用电器特性的物理量来模拟，即把所研究问题的物理量表示成电阻、电容、电感等物理参数，然后搭建成“等效电路”求解。

3、直接降阶法

直接降阶法采用轨迹逼近法、正交分解法等对描述芯片物理现象的偏微分方程组直接进行降阶处理，将其降为常微分方程组，进而简化为代数方程组后求解。直接降阶法能够对较复杂的部件进行降阶处理，从而得到简化的宏模型。由于降阶处理需要放弃一些描述芯片内部物理特性的信息，所以与真实模型之间会有一定偏差。

4、集总参数降阶法

集总参数降阶法是指在静态仿真的基础上，对仿真结果进行多项式曲线拟合，从而得到系统集总参数宏模型，如系统集总质量宏模型、集总阻尼宏模型等。

器件级设计是针对芯片的某个关键环节，研究其演化规律而进行的设计。器件级设计主要采用数值模拟方法实现，包括有限元法、有限差分法、有限体积法、谱方法及其他数值模拟方法。

借助以上方法，可利用专业软件或编程建立微流控芯片运行演化模型，从而对特定的方案进行论证、评估及优化。目前采用专业软件进行微流控芯片（或MEMS）计算机辅助设计是一种主要的建模方法，其中编程主要适用于理论机理研究。常见的专业软件包括COMSOL Multiphysics（有限元方法）、CFD-ACE+（有限体积法）、CoventorWare（有限元方法）等，这类软件不仅针对MEMS设计，还有其他研究领域的功能模块。另外，还有一些专门用于微流控芯片设计的软件，如IntelliSuite、MEMS Pro、TannerPro、HFSS等。其中，IntelliSuite不但可用于芯片结构的优化设计，还包括参数分析、系统模拟、封装分析等功能。

器件级设计遵循力学、流动、传热等物理规律，精度高，但计算量大，一般情况下无法做到全系统的数值模拟。而系统级设计针对微流控芯片结构整体，是一种描述系统物理规律的粗粒化方法，精度相对较低，但计算速度快。因此，可以融合以上两种方法的优点，在芯片的关键部位采用器件级设计，在非关键部位采用系统级设计，形成一种宏—微设计方法。

宏—微设计方法的基本思想：

（1）将复杂的微流控系统分为简单单元和复杂单元。

（2）对于在某一方向尺度较大的直通道、储液池、弯道等简单几何拓扑结构，采用分离变量法或基函数叠加等方法建模求得解析解。

（3）对于复杂的几何拓扑结构（如三维混沌混合单元），采用数值模拟方法求解。

（4）利用数据拟合和离散化方法，进行简单单元与复杂单元之间的桥接。然后，采用同样的方法对所有单元进行桥接，通过循环迭代计算来对整个系统进行求解。