渦流式微二極管分析

Abstract

渦流式二極管為工業上會使用到的流體元件之一，目前已可利用微機電技術將其微小化。本文是以計算流體力學的方法分析渦流式微二極管作為流體元件時之壓力場與流場。計算時使用非結構性網格，對壓力與速度的偶合採用PISO演算法。考慮其應用於微幫浦系統，在模擬時入口與出口端給予固定壓力作為邊界條件，計算所能達到的淨流量，並和噴嘴/擴散器式微幫浦做比較。 首先考慮單一渦流式微二極管的靜態分析，參考Anduze et. al.〔8〕模擬之尺寸建立模擬網格並加以測試，考慮不同壓力差與流量的關係。之後將此元件修改為適合接上微幫浦之尺寸，比較其沿順流與逆流方向流動時不同流量與壓力損失的關係，可以知道該元件形狀所造成的壓力損失。與噴嘴/擴散器元件之結果加以比較，並探討其作為入口端元件時兩端不同截面積造成的影響。 本文討論之渦流式微二極管連接的微幫浦以Ollson[1]的單腔式微幫浦為參考對象，首先按照實際尺寸建立模擬網格，然後將其入口端噴嘴/擴散器元件換成渦流式二極管。分析不同背壓下的流量。當增加出口背壓時，流量與效率也會隨之減少。