طراحی و شبیه سازی میکروپمپ ها با شیرهای دینامیکی

میکروپمپ ها یکی از المان های مهم و پرکاربرد سیستم های میکروالکترومکانیکی می باشند. این المان ها دارای کاربرد زیادی در تجزیه و تحلیل شیمی، مهندسی پزشکی و سیستم هایی که انتقال سیال در اندازه میکرو در آن ها دارای اهمیت زیادی است، می باشند. انتقال میکروسیال نیازمند اعمال نیرو به آن با روش های مختلف است؛ میکروپمپ های دینامیکی با افزایش پیوسته مومنتم سیال، آن را به حرکت وامی دارند. لذا یک روش برای طراحی میکروپمپ های جابجایی مثبت با شیرهای دینامیکی می باشد. در این طراحی به دنبال روشی هستیم که ساده بوده، تعداد مراحل ساخت آن کم، هزینه ساخت آن پایین و درابعاد کوچک باشد. مبنای طراحی میکروپمپ، ماکزیمم دبی میکروپمپ است میکروپمپ مورد نظر از سه قسمت اصلی راه انداز، محفظه پمپ و المان های نازل/دیفیوزر (شیرهای دینامیکی) تشکیل یافته است. راه اندازی میکروپمپ با استفاده از ماده پیزوالکتریک که به وسیله اپوکسی به دیافراگم سیلیکون چسبیده است، انجام می گیرد. از المان های نازل/دیفیوزر برای یکسوسازی جریان استفاده می شود. ابعاد راه انداز که از دیافراگم سیلیکون، اپوکسی و ماده پیزوالکتریک تشکیل یافته است، بر اساس ماکزیمم جابجایی موثر دیافراگم (که متناسب با ماکزیمم دبی میکروپمپ است) مشخص می شوند. از آنجایی که راه حل تحلیلی برای دیافراگم ها و مواد پیزوالکتریک مربعی شکل وجود ندارد، از نرم افزار المان محدود COMSOL Multiphysics، برای تعیین ابعاد و بهینه سازی آن استفاده کرده ایم. از این میکروپمپ ها می توان برای گستره وسیعی از دبی های مورد نظر استفاده کرد. باعمال ولتاژ به ماده پیزوالکتریک، سبب خمش دیافراگم سیلیکون شده و این حرکت متناوب باعث تولید جریان خالص از ورودی به خروجی (المان های نازل/دیفیوزر) می شود. از آنجایی که فرکانس رزونانس مکانیکی دیافراگم سیلیکون و همچنین ماده پیزوالکتریک از مرتبه می باشد، می توان از این میکروپمپ برای گستره وسیعی از دبی های مورد نظر استفاده کردااستفاده از این نرم افزار و شبیه سازی در فرکانس عملکرد ، ماکزیمم دبی میکروپمپ و ماکزیمم فشار آن به دست می آید. اندازه میکروپمپ طراحی شده می باشد.

کلیدواژه ها:

میکروپمپ ، ماکزیمم دبی ، نازل ، دیفیوزر ، دیافراگم سیلیکون ، پیزوالکتریک