عنوان مقاله :
مطالعه رفتار ميكروشير هيدروژلي مدرج حساس به دما با درنظرگرفتن برهم‌كنش سيال و سازه
عنوان به زبان ديگر :
Study of Functionally Graded Temperature-Sensitive Hydrogel Micro-Valve Considering Fluid-Structure Interactions
پديد آورندگان :
قاسمخاني، امير دانشگاه بوعلي‌سينا - گروه مهندسي مكانيك، همدان , مظاهري، هاشم دانشگاه بوعلي‌سينا - گروه مهندسي مكانيك، همدان
كليدواژه :
هيدروژل هوشمند مدرج , ميكروشير , برهم‌كنش سيال و سازه
چكيده فارسي :
هيدروژل‌ها مواد پليمري هوشمند هستند كه در تماس با سيال تحت تحريك‌هاي مختلف فيزيكي و شيمايي تغيير شكل‌هاي بزرگ مي‌دهند. همچنين اين مواد به‌عنوان سنسور و عملگر مورد استفاده قرار مي‌گيرند از جمله كاربردهاي اين مواد مي‌توان به مسائل مربوط به ميكروسيال‌ها اشاره كرد كه در آن برهم‌كنش بين سازه و سيال از اهميت بالايي برخوردار است. از طرفي استفاده از مواد مدرج نيز با توجه به مزاياي آنها اهميت بسزايي دارد. در اين پژوهش رفتار يك ميكروشير مدرج هيدروژلي حساس به دما با درنظرگرفتن برهم‌كنش سيال و سازه مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. در اين راستا ابتدا ابزار عددي مناسب براي تحليل اجزاء محدود يك ميكروشير مدرج هيدروژلي توسعه داده شده است كه پس از صحت‌سنجي براي استفاده در روند شبيه‌سازي برهم‌كنش سيال و سازه مورد استفاده قرار گرفته است. براي بررسي اهميت مدرج نمودن اين ميكروشيرها حالت‌هاي حدي همگن نيز بررسي شده‌اند. همچنين رفتار ميكروشيرها بدون درنظرگرفتن برهم‌كنش سيال و جامد نيز شبيه‌سازي شده است. نتايج به‌دست آمده حاكي از آن است كه اثرات برهم‌كنش سازه و سيال حايز اهميت بوده و تاثيرات قابل توجهي بر پارامترهاي ميكروشير به‌خصوص دماي بسته‌شدن و دبي سيال عبوري از آن را دارند. بنابراين با درنظرگرفتن پارامترهاي كاري از جمله فشار داخلي سيال و چگالي اتصالات عرضي هيدورژل مورد استفاده در دماهاي متفاوت مطالعه‌اي دقيق روي ميكروشير انجام گرفته است
چكيده لاتين :
Hydrogels are the smart polymeric materials, which undergo large deformation when they
are subjected to different physical and chemical stimuli in contact with fluids. These materials
can be applied as sensors and actuators for instance in microfluidics in which the fluidsolid
interactions have an important effect on its performance. On the other hand, the use of
graded materials is also important considering their advantages. In this study, the behavior
of a functionally graded temperature sensitive hydrogel micro-valve is investigated through
considering the fluid-solid interactions. In this regard, the appropriate numerical tool for finite
element modeling of a functionally graded hydrogel micro-valve has been developed that it has
been implemented in both non fluid-solid interactions and fluid-solid interactions simulation.
The homogeneous cases of the micro-valve have also been considered to distinguish the
functionally graded temperature sensitive hydrogel micro-valve effect. The results indicate
that the effect of fluid-solid interactions was important and have considerable impact on
micro-valve operating parameters particularly its closing temperature and fluid flow rate.
Thus, a comprehensive study on hydrogel-based micro-valve has been presented considering
operating parameters such as inlet pressure and cross linking density of hydrogel.
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك مدرس
