بررسی رفتار دینامیکی میکروتیر تحت اثر ولتاژ و جریان سیال به عنوان میکروتولیدکننده گردابه

در این تحقیق ارتعاشات غیرخطی میکروتیر یک سر گیردار تحت اثر همزمان ولتاژ و جریان سیال به عنوان میکروتولیدکننده گردابه مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به اینکه میکروتیر موردنظر در معرض جریان سیال با سرعت معین قرار دارد، علاوه بر نیروی ناشی از جرم افزوده سیال، اثر نیروهای برآ و پسا به عنوان دو پارامتر مهم ناشی از جریان سیال بر ارتعاش میکروتیر با استفاده از معادله واندرپل شبیه‌سازی گردید. از تئوری تیر اویلربرنولی جهت مد لسازی ارتعاش میکروتیر تحت اثر نیروی غیرخطی الکترواستاتیک ناشی از اعمال ولتاژ در جهت عمود بر جریان سیال استفاده گردیده و نشان داده شد که با توجه به اثر متقابل حرکت ساختار و نوسان سیال، معادلات حاکم به هم وابسته می‌باشند. جهت تبدیل معادلات با مشتق جزئی به معادلات دیفرانسیل معمولی از روش عددی گلرکین استفاده نموده و پاسخ سیستم به اثر ولتاژ در حضور جریان سیال مورد بررسی قرار گرفت. اثر جریان سیال بر عدد رینولدز و فرکانس گردابه سیال به عنوان دو عامل مهم در ایجاد پدیده گردابه مورد مطالعه قرار گرفته و پاسخ سیستم به سیال با سرعت‌های جریان مختلف به دست آمد. همچنین اثر ولتاژهای اعمالی مختلف بر پاسخ سیستم تحت اثر جریان سیال معین مورد بررسی قرار گرفته و از آن برای کنترل ناحی های که در آن پدیده قفل‌شدگی اتفاق می‌افتد استفاده گردید.

Dynamic Behavior of a Micro-Beam Subjected to Voltage and Fluid Flow as a Micro Vortex Generator

The present work investigated the nonlinear vibration of a cantilever cylindrical microbeam subjected to voltage and fluid flow as a micro vortex generator. As the microbeam is subjected to the fluid with a given velocity, in addition to the load due to fluid added mass, the lift and drag forces as the two basic flowinduced factors affecting the dynamics of the microbeam were modeled using Van der pol equation. The EulerBernoulli beam theory was used to model the cross fluid motion of beam under nonlinear electrostatic force as a result of the applied voltage. The Galerkin method was used to convert the partial differential equation to regular differential equations as well as to solve the coupled nonlinear equations governing the microbeam motion and the wake oscillation to evaluate the response of the coupled structure to a combined applied voltage and fluid flow. The effect of fluid flow on the Reynolds number and fluid vortex frequency as two main parameters in the creation of the Lockin phenomenon was studied. In addition to the effect of different fluid velocities, the response of the microbeam to different input voltages in the presence of fluid flow was investigated and it was shown that for a given flowing fluid, the applied voltage can be used to control the lockin regime.