مدل سازی عددی میکروپمپ پیزوالکتریک

هدف: پیشرفت ها در تکنولوژی های میکرو الکترومکانیکی (MEMS) طی چند دهه گذشته به توسعه سریع طیف وسیعی از دستگاه های میکرو فلوئیدیک با عملکردهای مختلف کمک کرده است از میان دستگاه های مختلفی که پیشنهادشده اند، میکرو پمپ ها که انرژی لازم برای راندن سیالات را از طریق سیستم های میکرو فلوئیدیک فراهم می کنند؛ بنابراین در پژوهش حاضر قصد براین است تا به طور پارامتری اثرات پارامترهای اصلی، یعنی طول، عرض و زاویه حمله سوپاپ ها، طول پیزوالکتریک و ولتاژ اعمال شده را موردبررسی قرار گیرد. روش: رویکرد پژوهش حاضر کاربردی محور و تحلیلی -آزمایشی با شبیه سازی های عددی که نیروی کشش و معادلات با استفاده از الگوریتم کاملا کوپل شده درنرم افزار COMSOL Multiphysics محاسبه می شوند. یافته ها: نتایج حاصل از پژوهش حاضر نشان می دهد پارامترهای اصلی به طور قابل توجهی عملکرد میکرو پمپ طراحی شده را تحت تاثیر قرار می دهند.به طوری که ولتاژ اعمال شده ۴۰۰ ولت، زاویه حمله ۴۵ درجه و عرض شیرها ۶میکرومتر،به ترتیب برای طول پیزوالکتریک ۴،۲و۵ میلی متر دبی جریان۶/۰، ۹/۶ و۶/۱۶ میکرو لیتر بر دقیقه به دست می آید. برای عرض های شیر ۶ و۸میکرومتر، زاویه های حمله بهینه ۶۰ و ۶۵ درجه ، دبی مربوطه به ترتیب ۱/۱۱ و۹/۵ میکرو لیتر در دقیقه است. نتیجه گیری: بر اساس نتایج حاصل از پژوهش حاضر و بررسی رفتار میکرو پمپ و تغییرات دبی خروجی آن در شرایط کاری مختلف، هرچه طول شیرها افزایش یابد، دبی ارائه شده بیشتر می شود. درنهایت، یک شرط مطلوب برای عرض و زاویه حمله سوپاپ ها وجود دارد؛ که این عرض مطلوب به سرعت جریان بستگی ندارد.

کلیدواژه ها:

Piezoelectric Micropump ، Passive Valve ، Numerical Modeling ، Flexible Membrane ، میکرو پمپ پیزوالکتریک ، شیر غیرفعال ، مدل سازی عددی ، غشای منعطف