Ein Modell zur Simulation von Mikropumpen auf Basis der Finite-Elemente-Methode:
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1999
|
| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 1]
317 |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Zugl.: München, Techn. Univ., Diss., 1999 |
| Physical Description: | XII, 118 S. Ill., graph. Darst. |
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V
INHALTSVERZEICHNIS
1.
EINLEITUNG
1
1.1
MIKROFLUIDSYSTEME
-
PRODUKTE
FUER
DIE
ZUKUNFT?
.
1
1.2
FERTIGUNGSTECHNOLOGIE
VON
MIKROPUMPEN
.
3
1.3
SIMULATION
-
REDUKTION
DES
ENTWICKLUNGSAUFWANDES
.
4
2.
AUFBAU
UND
FUNKTION
VON
MIKROPUMPEN
6
2.1
GRUNDPRINZIP
VON
MIKROPUMPEN
.
6
2.2
ANTRIEBSTYPEN
FUER
MIKROMEMBRANPUMPEN
.
7
2.2.1
PIEZOELEKTRISCHER
ANTRIEB
.
8
2.2.2
THERMOPNEUMATISCHER
ANTRIEB
.
9
2.2.3
THERMOPNEUMATISCHER
ANTRIEB
MIT
PHASENWANDLUNG
.
9
2.2.4
ELEKTROSTATISCHER
ANTRIEB
.
10
2.3
VENTILE
UND
STROEMUNGSREGULIERER
.
11
2.3.1
PASSIVE
RUECKSCHLAGVENTILE
.
11
2.3.2
AKTIVE
MIKROVENTILE
.
12
2.3.3
STROEMUNGSREGULIERER
OHNE
BEWEGLICHE
KOMPONENTEN
.
13
2.4
GRUNDLAGE
DER
SIMULATION
VON
MIKROPUMPEN
.
14
2.4.1
STAND
DER
TECHNIK
.
14
2.4.2
EIN
PRINZIP
FUER
EIN
VOLLSTAENDIGES
SIMULATIONSMODELL
.
16
2.4.3
AUSWAHL
DER
SIMULATIONSWERKZEUGE
.
18
3.
THEORETISCHE
GRUNDLAGEN
20
3.1
GRUNDLAGEN
DER
STROEMUNGSMECHANIK
.
20
3.1.1
ALLGEMEINE
STROEMUNGSBESCHREIBUNG
.
20
3.1.2
DURCHSTROEMUNG
VON
LEITUNGEN
-
DIE
BERNOULLI-GLEICHUNG
.
22
3.1.3
GUELTIGKEITSBEREICH
DER
MAKROSKOPISCHEN
STROEMUNGSTHEORIE
.
23
3.2
GRUNDLAGEN
DER
ELASTOMECHANIK
.
25
3.2.1
MEMBRANTHEORIE
.
25
VI
INHALTSVERZEICHNIS
3.2.2
BALKENTHEORIE
.
26
3.3
GRUNDLAGEN
DER
FINITE-ELEMENTE-METHODE
.
27
3.3.1
GRUNDPRINZIP
DER
FINITE-ELEMENTE-METHODE
.
28
3.3.2
FEM
IN
DER
STRUKTURMECHANIK
UND
STROEMUNGSMECHANIK
.
29
4.
SIMULATION
EINER
FLUID-STRUKTUR-KOPPLUNG
31
4.1
EINORDNUNG
GEKOPPELTER
PHYSIKALISCHER
PROBLEME
.
31
4.2
FLUID-STRUKTUR-KOPPLUNG
-
STAND
DER
TECHNIK
.
33
4.3
IMPLEMENTIERUNG
EINER
FLUID-STRUKTUR-KOPPLUNG
IN
DAS
FEM-PROGRAMM
ANSYS
.
34
4.3.1
SIMULATIONSPNNZIP
EINER
FLUID-STRUKTUR-KOPPLUNG
.
34
4.3.2
DIE
NETZGENERIERUNG
.
37
4.3.3
DAS
ITERATIONSVERFAHREN
.
39
4.4
SIMULATION
EINER
BALKENSCHWINGUNG
IM
FLUID
.
40
4.5
VERIFIZIERUNG
DES
SIMULATIONSMODELLS
.
43
4.5.1
SIMULATION
EINES
EINMASSENSCHWINGERS
IM
FLUID
.
43
4.5.2
SIMULATION
EINES
MAKROMODELLS
EINER
VENTILKLAPPE
.
46
4.5.3
SIMULATION
EINER
MIKROKLAPPE
.
47
5.
SIMULATION
VON
MIKROVENTILEN
50
5.1
AUFBAU
VON
KLAPPENVENTILEN
.
50
5.2
STATISCHES
VENTILVERHALTEN
.
52
5.2.1
SIMULATION
EINES
2D-VENTILS
.
52
5.2.2
SIMULATION
EINES
3D-VENTILS
.
55
5.2.3
ANALYTISCHE
BESCHREIBUNG
DES
STATISCHEN
VENTILVERHALTENS
.
55
5.3
DYNAMISCHES
VENTILVERHALTEN
.
61
5.3.1
SIMULATION
DES
DYNAMISCHEN
VENTILVERHALTENS
.
61
5.3.2
ANALYTISCHES
MODELL
FUER
DAS
DYNAMISCHE
VENTIL
VERHALTEN
.
66
6.
SIMULATION
EINER
ELEKTROSTATISCHEN
MIKROPUMPE
70
6.1
AUFBAU
UND
FUNKTIONSPRINZIP
DER
ELEKTROSTATISCHEN
MIKROPUMPE
.
70
6.2
DER
ELEKTROSTATISCHE
ANTRIEB
.
72
6.2.1
ANALYTISCHER
LOSUNGSANSATZ
FUER
DEN
ELEKTROSTATISCHEN
ANTRIEB
.
72
6.2.2
FEM-SIMULATION
DES
ANTRIEBS
.
74
6.2.3
STATISCHE
ANTRIEBSKENNLINIEN
.
79
6.3
FEM-SIMULATION
EINES
2D-MODELLS
DER
KOMPLETTEN
MIKROPUMPE
.
81
6.4
ANALYTISCHE
SIMULATION
EINER
ELEKTROSTATISCHEN
MIKROPUMPE
.
83
INHALTSVERZEICHNIS
VII
6.4.1
DAS
ANALYTISCHE
SIMULATIONSMODELL
.
83
6.4.2
SIMULATION
DES
FREQUENZABHAENGIGEN
VERHALTENS
DER
PUMPE
.
85
7.
SIMULATION
EINER
VENTILLOSEN
MIKROPUMPE
87
7.1
AUFBAU
UND
FUNKTIONSWEISE
.
87
7.1.1
AUFBAU
DER
VENTILLOSEN
MIKROPUMPE
.
88
7.1.2
FUNKTIONSPRINZIP
.
89
7.2
FEM-SIMULATION
.
90
7.2.1
FEM-MODELL
DER
VENTILLOSEN
MIKROPUMPE
.
91
7.2.2
SIMULATION
DES
DYNAMISCHEN
PUMPENVERHALTENS
.
93
7.2.3
SIMULATION
DER
ANTRIEBSKENNLINIEN
.
95
7.2.4
SIMULATION
DER
VENTILKENNLINIEN
.
97
7.3
ANALYTISCHE
SIMULATION
EINER
VENTILLOSEN
MIKROPUMPE
.
98
7.3.1
DAS
ANALYTISCHE
SIMULATIONSMODELL
.
99
7.3.2
SIMULATION
DES
FREQUENZABHAENGIGEN
VERHALTENS
DER
PUMPE
.
101
ANHANG
A:
ANALYTISCHE
BESCHREIBUNG
DER
DRUCKVERTEILUNG
IM
KLAPPENVENTIL
103
ANHANG
B:
ANALYTISCHE
LOESUNGSANSAETZE
FUER
DIE
ELEKTROSTATISCHE
MEMBRANAUSLENKUNG
106
ANHANG
C:
ANALYTISCHES
GESAMTMODELL
DER
ELEKTROSTATISCHEN
MIKROPUMPE
108
ANHANG
D:
NUMERISCHE
LOESUNG
LINEARER
DIFFERENTIALGLEICHUNGSSYSTEME
112
LITERATURVERZEICHNIS
114 |
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