Vol.2, No 1, 2004 pp. 1 - 10
UDC 537.226.86+539.3+532
ANALYZING MICRO-ELECTRO-MECHANICAL-FLUIDIC
SYSTEMS BY 2D COUPLED-FIELD ANALYSES
Miloš Milošević1, Helmut Wurmus2,
Života Živković1
1Faculty of Mechanical Engineering,
University of Niš, Serbia and Montenegro
2Fakultät für Maschinenbau, TU Ilmenau,
Deutschland
Abstract. The major technical barrier in developing new microdevices
lies in the lack of understanding physical phenomena and their interactions
that occur in multiphysical microsystems. Most of them rely on interactions
of thermal, mechanical, electric, magnetic and/or fluidic fields for performing
their intended functions. So, to make a step in advance, it is not enough
to understand these areas individually, but the coupled effects of these
phenomena at the same time. This is possible by using coupled-field analyses
that take into account interactions between two or more different disciplines
of engineering. The typical representative is an analysis of the piezoelectric
micropump as an electric-structure-fluid coupled microsystem. Theoretical
considerations and the procedure of modeling a piezoelectric micropump
as a multidisciplinary microsystem with coupled-field effects by 2D coupled-field
analyses of the simulation software ANSYS will be shown in this paper.
Key Words: Microsystems, Modeling, Physical Effects, Coupled-field
Analysis.
ANALIZA MIKRO-ELEKTRO-MEHANIČKO-FLUIDNIH
SISTEMA PRIMENOM 2D UPARENIH ANALIZA
Glavna tehnička barijera u razvoju novih mikrouređaja leži u činjenici
da je veoma teško shvatiti fizičke pojave, a naročito njihove uzajamne
interakcije koje egzistiraju u multifizičkim mikrosistemima. To je posledica
toga što se ispunjenje karakterističnih funkcija kod većine mikrokomponenata
zasniva na složenim međusobnim uticajima toplotnog, mehaničkog, električnog,
magnetnog i/ili fluidnog fizičkog polja. Zbog toga nije dovoljno da se
poznaju individualni procesi unutar ovih oblasti, već je potrebno da se
shvate efekti ovih fenomena pri njihovoj međusobnoj interakciji. Takvi
efekti nazivaju se upareni efekti i u cilju njihove analize razvijene su
takozvane uparene analize pomoću kojih se analiziraju međusobne interakcije
multifiičkih efekta koji potiču iz dve ili više različitih fizičkih disciplina.
Karakterističan primer je analiza piezoelektrične mikropumpe sa istovremenom
interakcijom veličina iz električne, mehaničke i fluidne oblasti. U ovom
radu će biti prikazani teorijska razmatranja i procedura za modeliranje
piezoelektrične mikropumpe kao jednog multidisciplinarnog mikrosistema
pomoću 2D uparenih analiza u softverskom paketu ANSYS.
Ključne reči: Mikrosistemi, modeliranje, fizički efekti, uparena
analiza
