Numerical study of a valve-less micro-pump based on asymmetric obstacles

本文利用數值軟體作為分析工具，尋求一新型微幫浦之設計。此一幫浦的特色為直接建構在矩形截面的直微流道上，以壓電薄膜作為一驅動源，在壓電薄膜上下游各裝置一梯形擋體（不對稱障礙體）作流體導向裝置。首先我們模擬文獻中漸張/漸縮管式的微幫浦，以驗證我們計算的正確性。數值模擬的結果顯示此一設計確實可行。本文探討了眾多幾何尺寸及操作參數狀況，其中最佳的擋體角度為5°，而過大的擋體角度導致淨流量下降；另我們也分析了所設計的幫浦其內各處阻力，淨流量的發生主要來自於擋體與流道間的剪應力對流道所產生阻力差異。至於文獻上關於微幫浦串、並聯，選擇性的針對擋體式幫浦具有串聯上的優勢而作串聯分析，進而與文獻上兩派對串聯幫浦中不同相位的壓電薄膜振動方式結果作一比較；在與擋體式幫浦實驗模擬中，發現在淨流量較大時誤差較小，初步確立所建立理論模式的正確性及可用性，以利將來設計更佳的幫浦與應用。