بررسی عددی اثر تعداد طبقات بر عملکرد میکروشیر تسلا و مقایسه با میکروشیر نازل-دیفیوزری

در این مطالعه، اثر تعداد طبقات بر روی عملکرد میکروشیر تسلا بررسی شده است. بدین منظور، چیدمان‌های مختلف شامل میکروشیرهای یک تا چهار‌طبقه به صورت عددی بررسی شدند. از یکسوکنندگی به‌ عنوان معیار اصلی جهت ارزیابی عملکرد شیرها استفاده شد. از محاسبات دوبعدی و حالت پایای جریان سیال استفاده شد که وابستگی شدید یکسوکنندگی به عدد رینولدز و افت فشار را آشکار ساخت. نتایج نشان داد که در شرایط جریان یکسان میانگین یکسوکنندگی میکروشیر دوطبقه تقریبا 32/1 برابر حالت تک‌طبقه است. طبقات بیشتر پیچیدگی را افزایش می‌دهند و یکسوکنندگی را به میزان قابل ملاحظه ای تغییر نمی‌دهند. این گونه نتیجه گرفته شد که حالت دوطبقه از شیر تسلا در بین چیدمان های مورد بررسی بهترین گزینه است. چیدمان دوطبقه از این شیر در میکروپمپ بدون دریچه، ضمن فشردگی، قابلیت سازگاری در کاربردهای مختلف را دارد. همچنین، عملکرد میکروشیر دوطبقه در سه اندازه متفاوت با یک نمونه میکروشیر نازل-دیفیوزری مقایسه شد. مقایسه‌ها، که براساس محاسبه مقدار یکسوکنندگی در گستره قابل کاربردی ای از عدد رینولدز انجام شد، نشان داد که یکسوکنندگی بر حسب عدد رینولدز مستقل از اندازه شیر است. همچنین برتری شیر تسلا در اعداد رینولدز بالاتر و ضعف این نوع شیر در اعداد رینولدز پایین‌تر نشان داده شد.