气体-结构相互作用在试点 operated 微流体阀中的数值研究
流体动力学
2024-04-30 v1
摘要
本文关注于基于形状记忆合金驱动控制的试点 operated 控制阀性能的数值研究。该阀可集成到微型液压系统中，用于实现精确的液体分发、混合或剂量任务，同时能够承受较大的压力差。研究评估了阀在当前的 ON/OFF 和所需的比例控制模式下的响应，使用数值方法进行气体-结构相互作用。计算模型复制了阀的运行，需要理解在开启和关闭过程中液体流与加压阀之间的复杂相互作用以及阀座接触的相互作用。此外，模型利用先进的数值技术来克服主要来自几何、材料和接触非线性的诸多复杂性，并缓解了分区气体-结构相互作用方法的局限性。进行了多项仿真，以检验阀在不同压力条件下的结构和流行为。结果表明，该阀适用于 ON/OFF 驱动控制，但在比例控制模式下因阀座间隙的锐利压力下降及随之而来的维特里亚效应而产生流致振动而具有较大不稳定性。气体-结构相互作用仿真为流致振动的机制提供了洞察，可用于改进阀的设计并提高其在微流体应用中的性能。
引用
@article{arxiv.2404.18335,
title = {Numerical investigation of fluid-structure interaction in a pilot-operated microfluidic valve},
author = {Ahmed Aissa Berraies and E. Harald van Brummelen and Ferdinando Auricchio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.18335},
year = {2024}
}
备注
41 pages, 18 figures, submitted to Journal of Fluids and Structures, published in SSRN