تحليل عددي عملكرد يك ميكروپمپ مگنتوهيدروديناميك

Numerical analysis of a magnetohydrodynamic micropump performance

در اين تحقيق، يك مدل سه بعدي به منظور بررسي جريان سيال در يك ميكروپمپ مگنتوهيدروديناميك توسعه يافته است. معادلات به صورت عددي با استفاده از روش حجم محدود و الگوريتم سيمپل حل شده اند و به تحليل عملكرد ميكروپمپ مگنتوهيدروديناميك پرداخته شده است. به همين منظور، يك ميكروپمپ مگنتوهيدروديناميك كه در سال 2000 ساخته شده، شبيه سازي شده است. اين ميكروپمپ داراي ميكروكانالي با طول 20 ميلي‌متر، عرض 800 ميكرومتر، ارتفاع 380 ميكرومتر و الكترودي با طول 4 ميلي‌متر مي‌باشد. شار مغناطيسي اعمال شده 13 ميلي تسلا و جريان الكتريكي براي محلول هاي مختلف متفاوت بوده است (mA140-10). نتايج نشان مي دهد كه شدت ميدان مغناطيسي، جريان الكتريكي و ابعاد هندسي بر عملكرد ميكروپمپ هاي مگنتوهيدروديناميك تاثيرگذار است. با افزايش شار مغناطيسي و جريان الكتريكي مقدار سرعت متوسط افزايش مي يابد. كاهش طول كانال سبب افزايش سرعت متوسط جريان مي‌شود. همچنين مشاهده مي‌شود كه با افزايش عمق كانال سرعت متوسط جريان ابتدا افزايش و سپس كاهش مي يابد و در عمق تقريباً 800-700 ميكرومتر بيشترين سرعت متوسط حاصل مي‌شود. با افزايش عرض كانال نيز تا مقدار 1500 ميكرومتر سرعت افزايش يافته ولي در مقادير بيشتر از آن تغييري در مقادير سرعت حاصل نمي شود.

In this work, A 3-dimensional model is developed to investigate fluid flow in a magneto-hydrodynamic micropump. The equations are numerically solved using the finite volume method and the SIMPLE algorithm. This study analyzes the performance of the magnetohydrodynamic micropump. For this purpose, a magnetohydrodynamic micropump built in 2000, is simulated. The micropump has a channel with 20mm length, width of 800 ?m, height of 380 ?m and an electrode with 4mm length. The applied magnetic flux density was 13mT and the electric current was different for various solution (10-140 mA). The results show that the intensity of the magnetic field, the electric current and the geometry has an effect on the magnetohyrodynamic micropump performance. By increasing the amount of magnetic flux and electric current the average velocity increases. decreasing the channel length would increase the mean flow velocity. by increasing the channel depth, the mean flow velocity initially increases and then decreases, while at a depth of approximately 700-800 ?m the maximum averaged velocity will be resulted. The velocity increases by Increasing the channel width to 1500 ?m, however the velocity remained unchanged for larger values.