تحلیل عددی یک میکروپمپ مکانیکی با استفاده از میکروشیرهای غشایی برای کاربردهای میکروسیالاتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی برق، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری

چکیده

در این مقاله، به تحلیل عددی یک میکروپمپ جهت استفاده در کاربردهای میکروسیالاتی اشاره شده است. هر کدام از قسمت های میکروپمپ شامل میکروشیرها و محفظه ی پمپاژ، با استفاده از روش تحلیل برهم کنش سیال- جامد در فضای سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته اند و نتایج عملکرد آن‌ها بصورت مستقل استخراج شده است. از این نتایج برای حل معادله فشار پمپاژ میکروپمپ استفاده شده تا به کمک آن نرخ جریان میکروپمپ در حوزه زمان بدست آید. سپس، اثرات تغییر دامنه تحریک، فرکانس تحریک و فشار معکوس بر روی نرخ جریان میکروپمپ در حوزه زمان مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی‌ ها نشان می‌ دهد، زمانیکه فرکانس تحریک برابر 1 هرتز است، به ازای فشار تحریک 1000، 1500 و 2000 پاسکال، نرخ جریان میکروپمپ به ترتیب برابر با 30، 48 و 65 میلی متر مکعب بر دقیقه میباشد که مقداری رایج در میکروپمپ های میکروسیالاتی و آزمایشگاه روی تراشه می‌باشد. همچنین زمانی که دامنه تحریک برابر 1000 پاسکال است، فارغ از فرکانس تحریک، میکروپمپ حداکثر می توان بر فشار معکوس حدود 950 پاسکال غلبه کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Analysis of Mechamical Micropump Using Membrane-based Check-Valves for Microfluidic Applications

نویسندگان [English]

  • Jalil Mazloum
  • Alireza shamsi
Department of Electrical Engineering, Shahid Sattari Aeronautical University of Science and Technology
چکیده [English]

In this paper, we mentioned to a numerical analysis method for simulation of a micropump for microfluidic applications. Each sections of the micropump, including microvalves and pumping chamber, were studied using three-dimensional fluid-structure interaction analysis and their operational characteristic equations were extracted independently. These extracted equations were used to solve time-domain pressure equation and to obtain the flow rate of micropump. Afterwards, we were able to study different effects of actuation pressure and actuation frequency on micropump’s flow rate with and without the presence of outlet backpressure. The results show that when actuation frequency is 1 Hz and actuation pressures is equal to 1000, 1500, 2000 Pa, pumping flow rate reaches to 30, 48 and 65 mm3/min, respectively. Also, this micropump can overcome maximum backpressure of approximately 950 Pa when it was actuated using pressure of 1000 Pa, regardless of its actuation frequency. These simulated results reasonably agreed to the microfluidic and lab-on-a-chip applications.



a a a a
a a a a a
a a a a a
a a a a a
a a a a a

کلیدواژه‌ها [English]

  • Microfluidics
  • Micropump
  • Microvalve
  • finite element method
  • Fluid-Structure Interaction