مدل سازي عددي ميكروپمپ پيزوالكتريك

هدف: پيشرفت ها در تكنولوژي‌هاي ميكرو الكترومكانيكي (MEMS) طي چند دهه گذشته به توسعه سريع طيف وسيعي از دستگاه‌هاي ميكرو فلوئيديك با عملكردهاي مختلف كمك كرده است از ميان دستگاه‌هاي مختلفي كه پيشنهادشده‌اند، ميكرو پمپ‌ها كه انرژي لازم براي راندن سيالات را از طريق سيستم‌هاي ميكرو فلوئيديك فراهم مي‌كنند؛ بنابراين در پژوهش حاضر قصد براين است تا به‌طور پارامتري اثرات پارامترهاي اصلي، يعني طول، عرض و زاويه حمله سوپاپ‌ها، طول پيزوالكتريك و ولتاژ اعمال‌شده را موردبررسي قرار گيرد. روش: رويكرد پژوهش حاضر كاربردي محور و تحليلي -آزمايشي با شبيه‌سازي‌هاي عددي كه نيروي كشش و معادلات با استفاده از الگوريتم كاملاً كوپل شده درنرم افزار COMSOL Multiphysics محاسبه مي‌شوند. يافته‌ها: نتايج حاصل از پژوهش حاضر نشان مي‌دهد پارامترهاي اصلي به‌طور قابل‌توجهي عملكرد ميكرو پمپ طراحي‌شده را تحت تأثير قرار مي‌دهند.به طوري كه ولتاژ اعمال‌شده ۴۰۰ ولت، زاويه حمله ۴۵ درجه و عرض شيرها ۶ميكرومتر،به ترتيب براي طول پيزوالكتريك ۴،۲و۵ ميلي متر دبي جريان0.6، 6.9 و16.6 ميكرو ليتر بر دقيقه به دست مي‌آيد. براي عرض‌هاي شير ۶ و۸ميكرومتر، زاويه‌هاي حمله بهينه ۶۰ و ۶۵ درجه ، دبي مربوطه به ترتيب 11.1 و5.9 ميكرو ليتر در دقيقه است. نتيجه‌گيري: بر اساس نتايج حاصل از پژوهش حاضر و بررسي رفتار ميكرو پمپ و تغييرات دبي خروجي آن در شرايط كاري مختلف، هرچه طول شيرها افزايش يابد، دبي ارائه‌شده بيشتر مي‌شود. درنهايت، يك شرط مطلوب براي عرض و زاويه حمله سوپاپ‌ها وجود دارد؛ كه اين عرض مطلوب به‌سرعت جريان بستگي ندارد.