مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی عددی اثر تعداد طبقات بر عملکرد میکروشیر تسلا و مقایسه با میکروشیر نازل-دیفیوزری

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی اصفهان
2 دانشکده مکانیک، دانشگاه ایالتی نیویورک در بوفالو
3 دانشگاه صنعتی شریف
چکیده
در این مطالعه، اثر تعداد طبقات بر روی عملکرد میکروشیر تسلا بررسی شده است. بدین منظور، چیدمان های مختلف شامل میکروشیرهای یک تا چهار طبقه به صورت عددی بررسی شدند. از یکسوکنندگی به عنوان معیار اصلی جهت ارزیابی عملکرد شیرها استفاده شد. از محاسبات دوبعدی و حالت پایای جریان سیال استفاده شد که وابستگی شدید یکسوکنندگی به عدد رینولدز و افت فشار را آشکار ساخت. نتایج نشان داد که در شرایط جریان یکسان میانگین یکسوکنندگی میکروشیر دوطبقه تقریبا 32/1 برابر حالت تک طبقه است. طبقات بیشتر پیچیدگی را افزایش می دهند و یکسوکنندگی را به میزان قابل ملاحظه ای تغییر نمی دهند. اینگونه نتیجه گرفته شد که حالت دوطبقه از شیر تسلا در بین چیدمان های مورد بررسی بهترین گزینه است. چیدمان دو طبقه از این شیر در میکروپمپ بدون دریچه ضمن فشردگی، قابلیت سازگاری در کاربردهای مختلف را دارد. همچنین، عملکرد میکروشیر دوطبقه در سه اندازه متفاوت با یک نمونه میکروشیر نازل-دیفیوزری مقایسه شد. مقایسه ها که براساس محاسبه مقدار یکسوکنندگی در گستره قابل کاربردی ای از عدد رینولدز انجام شد، نشان داد که یکسوکنندگی بر حسب عدد رینولدز مستقل از اندازه شیر است. هم چنین برتری شیر تسلا در اعداد رینولدز بالاتر و ضعف این نوع شیر در اعداد رینولدز پایین تر نشان داده شد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical study on the effect of the number of stages on the performance of Tesla microvalve and comparison with nozzle/diffuser microvalve

نویسندگان English

Kazem Mohammadzadeh 1
Ebrahim M. Kolahdouz 2
Ebrahim Shirani 1
چکیده English

In this study, the effect of number of stages on Tesla microvalve performance has been studied. To do this, different layouts including one to four-stage microvalves are investigated numerically. The main criterion is used for evaluation of valves performance is diodicity. Two-dimensional and steady state computations of the fluid flow have been utilized that reveal a strong dependence of diodicity on Reynolds number and the pressure drop. The results showed that for the same flow condition, the diodicity average of the two-stage microvalve is approximately 1.32 times of that of one-stage. Additional stages increase the complexity and they do not change the diodicity considerably. It is concluded that two-stage layout of Tesla type valve is the best option between the studied layouts. A two-stage layout of this valve in valveless micropump besides being compact, has the adaptability of the various functions. Also, the two-stage valve performance in three different sizes is compared with nozzle - diffuser type valve. Comparisons which are performed based on calculation of diodicity for applicable range of Reynolds numbers show that the diodicity is function of Reynolds number and is independent of the valve size. Also, the superiority of the Tesla type valve for higher Reynolds number and its weakness at lower Reynolds number are shown.

کلیدواژه‌ها English

Micropump
No moving part microvalve
Diodicity