بررسی رفتار دینامیکی میکروتیر تحت اثر ولتاژ و جریان سیال به عنوان میکروتولیدکننده گردابه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تبریز

2 داشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

3 تبریز*مهندسی مکانیک

چکیده

در این تحقیق ارتعاشات غیرخطی میکروتیر یک‌سر گیردار تحت اثر همزمان ولتاژ و جریان سیال به عنوان میکروتولیدکننده گردابه مورد مطالعه قرار می‌گیرد. با توجه به اینکه میکروتیر مورد نظر در معرض سیال با سرعت معین قرار دارد، علاوه بر نیروی ناشی از جرم افزوده سیال، اثر نیروهای برآ و پسا به عنوان دو پارامتر مهم ناشی از جریان سیال بر ارتعاش میکروتیر با استفاده از معادله واندرپل شبیه‌سازی میشود. از تئوری تیر اویلر-برنولی جهت مدل‌سازی ارتعاش میکروتیر تحت اثر نیروی غیرخطی الکترواستاتیک ناشی از اعمال ولتاژ در جهت عمود بر جریان سیال استفاده گردیده و نشان داده میشود که با توجه به اثر متقابل حرکت ساختار و نوسان سیال، معادلات حاکم به هم وابسته میباشند. جهت تبدیل معادلات با مشتق جزئی به معادلات دیفرانسیل معمولی از روش عددی گلرکین استفاده نموده و پاسخ سیستم به اثر ولتاژ در حضور جریان سیال مورد بررسی قرار می‌گیرد. اثر جریان سیال بر عدد رینولدز و فرکانس گردابه سیال به عنوان دو عامل مهم در ایجاد پدیده گردابه مورد مطالعه قرار گرفته و پاسخ سیستم به سیال با سرعتهای مختلف جریان به دست میآید. همچنین اثر ولتاژهای اعمالی مختلف بر پاسخ سیستم تحت اثر جریان سیال معین مورد بررسی قرار گرفته و از آن برای کنترل ناحیهای که در آن پدیده قفل‌شدگی اتفاق میافتد استفاده می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Dynamic Behavior of a Micro-Beam Subjected to Voltage and Fluid Flow as a Micro Vortex Generator

نویسندگان [English]

  • mousa rezaee 1
  • Naser Sharafkhani 2
  • Mohammad Taghi Shervani Tabar 3
1 university of tabriz
2 Department of mechanical engineering, university of Tabriz, Tabriz, Iran.
3 Department of mechanical engineering, university of Tabriz, Tabriz, Iran.
چکیده [English]

The present work investigates the nonlinear vibration of a cantilever cylindrical micro-beam subjected to voltage and fluid flow as a micro vortex generator. As the microbeam is subjected to the fluid with given velocity, in addition to the load due to fluid added mass, the lift and drag forces as the two basic flow-induced factors affecting the dynamics of the micro-beam are modelled using the Van der pol equation. The Euler-Bernoulli beam theory is used to model the cross fluid motion of the beam under nonlinear electrostatic force as result of applied voltage. The Galerkin method is used to convert the partial differential equation to regular differential equations as well as to solve the coupled nonlinear equations governing the micro-beam motion and the wake oscillation to evaluate the response of the coupled structure to a combined applied voltage and fluid flow. The effect of fluid flow on Reynolds number and fluid vortex frequency as two main parameters in creation of Lock-in phenomenon is studied. In addition to effect of different fluid velocities, response of the micro-beam to different input voltages in the presence of fluid flow is investigated and it is shown that for a given flowing fluid, applied voltage can be used to control the lock-in regime.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Micro vortex generator
  • Micro-beam
  • Voltage
  • Fluid flow
  • Lock-in