بررسی عددی جریان نوسانی درون یک میکرووالو تسلا

در پژوهش حاضر به بررسی عددی عملکرد میکرووالو تسلا در شرایط جریان سه‌بعدی و غیردائم پرداخته می‌شود. از متوسط زمانی پارامتر یکسوکنندگی به‌عنوان معیار اصلی برای ارزیابی عملکرد والو استفاده می‌شود. با انجام شبیه‌سازی‌ها و به‌دست آوردن میدان‌های سرعت و فشار درون میکروشیر، تغییرات پارامترهای عملکردی میکروشیر تسلا شامل افت فشار و پارامتر یکسوکنندگی در محدوده فرکانس‌های مختلف تحت اعمال تحریک سینوسی مورد بررسی قرار می گیرد. بررسی‌ها نشان داد که شبیه سازی سه‌بعدی پایا با در نظر گرفتن افت فشار بعد سوم، در تمام محدوده اعداد رینولدز مورد بررسی مقدار پارامتر یکسوکنندگی کمتری را نسبت به شبیه‌سازی دوبعدی پایا به نمایش می‌گذارد. اثرات گذرا بر عملکرد میکرووالو در حالت سه بعدی نیز بررسی شد و مشاهده شد که افت فشار کل در پاسخ حالت غیردائم میکرووالودر هر دو جهت رفت و برگشت از پاسخ حالت دائم آن بیشتر می‌باشد. این نتیجه مهم با نتایج سایر محققین در این زمینه که شبیه‌سازی خود را به صورت دوبعدی انجام داده بودند، هم‌خوانی کیفی داشت. بررسی اثر فرکانس اعمالی بر عملکرد میکرووالو تسلا در اعداد رینولدز مختلف، بخش دیگری از پژوهش حاضر بود. نتایج نشان داد که که عملکرد میکرو والو تسلا در فرکانس‌های پایین‌تر از 100 هرتز مستقل از فرکانس اعمالی بوده در حالی که در فرکانس‌های بالاتر از 100 هرتز عملکرد آن با افزایش فرکانس بهبود می‌باید. در تمامی فرکانس‌ها با افزایش عدد رینولدز، عملکرد میکرووالو بهبود می‌یابد و مقدار یکسوکنندگی آن افزایش می‌یابد.

Numerical Investigation of Oscillatory Fluid Flow Through a Tesla Microvalve

In the present research, the performance of a Tesla microvalve has been studied under the unsteady three dimensional flow. The time averaged of diodicity is the main criteria for the evaluation of the performance of the valve. By simulation and obtaining the velocity and pressure fields within microvalve, changes in operating parameters of valve including total pressure drop and diodicity parameter in the range of various frequencies studied under sinusoidal excitation. The results showed that the amount of diodicity in steady three dimensional with consideration of third dimension is lower with respect to steady two dimensional flow at entire of studied range of Reynolds numbers. Transient effects on microvalve performance in three dimensional is also studied. It is observed that total pressure drop of unsteady case is greater than steady case at both of forward and backward directions. This important result is in a qualitative agreement with simulation results of other researchers which are obtained by two dimensional simulations. Investigation of effect of applied frequency on Tesla microvalve performance at different Reynolds number is another part of this study. The results showed that at the frequencies lower than 100Hz, the performance of the Tesla microvalve is independent of the frequency, however at higher frequencies greater than 100HZ, its performance is improved by increasing the frequency. Microvalve performance is improved and diodicity is increased by increasing of Reynolds number at all frequencies.