مدل‌سازی و شبیه‌سازی یک حسگر اندازه‌گیری جریان سیال میکرونی پیزوالکتریکی به‌همراه میکروبازیاب انرژی

سیستم‌های میکروالکترومکانیکی به عنوان یکی از فناوری‌های نویدبخش و کارای عصر حاضر می‌تواند انقلاب عظیمی را در محصولات صنعتی و تجاری به‌وجود آورد. پیشرفت روز افزون این فناوری موجب شده‌است تا نیاز به استفاده از حسگرهای خود محرکه (بدون نیاز به منبع تغذیه) روز به روز بیشتر احساس شود. در این مقاله یک حسگر اندازه‌گیری دبی جریان سیال میکرونی متشکل از یک میکروتیر چند لایه متقارن پیزوالکتریکی به همراه میکروبازیاب انرژی مدلسازی و شبیه‌سازی شده‌است. به‌منظور مدل‌سازی این حسگر، کوپل معادلات بین سه محیط مکانیک جامدات، مکانیک سیالات و پیزوالکتریک وجود دارد که در ابتدا معادلات حاکم بر جریان سیال درون میکروکانال به روش حجم محدود حل و نتایج آن در حل المان محدود میکروتیر استفاده شده‌است. برای اطمینان از حل معادلات، مساله مورد نظر به‌صورت اندرکنش سیال و جامد در نرم‌افزار com sol شبیه‌سازی شده‌است. جابجایی سر آزاد میکروتیر در دبی ورودی 60 میکرولیتر بر دقیقه برابر با 9.5 نانومتر بدست آمده‌است که 13.6 درصد با نتایج حاصل از مدل‌سازی اختلاف دارد و ولتاژ تولیدی از هر میکروتیر 2.30 میلی‌ولت می‌باشد.

Modeling and Simulation of a Piezoelectric Micro Flow Sensor with Micro Energy Harvester

In the present study, a computer program is developed which can be used for thermal analysis and evaluation of radiators with corrugated louvered fin and flat tube. This program is able to capture all the geometrydependent aspects of heat transfer regarding these radiators. It also gains the monitoring capability of the air flow nonuniformity through the radiator also called air maldistribution. The program showed a good agreement when it was tested against experimental data. The maximum error in the experimented range of cooling flowrate and air velocity is 5%. Two important parametric studies have been performed on air maldistribution and radiator aspect ratio effects on the radiator thermal performance. Results show that air maldistribution reduces thermal performance by 20%. Increasement of aspect ratio introduces up to 45% performance improvement. Finally, a novel efficient geometry for fin profiles has been introduced and its improving effect on thermal performance is shown using the program.