Như vậy, với các vật chất khác nhau thì ta thu được kết quả lối ra khác nhau, trong ví dụ trên, biên độ thế lối ra với trường hợp chứa chất lỏng là nước lớn hơn đối với chất lỏng là thủy ngân.
Để xác định sự phụ thuộc của kết quả bài toán vào các đặc tính vật lý của vật chất trong giếng, ta tiến hành khảo sát với một số trường hợp sau: Khảo sát với nước và tăng giá trị thuộc tính khối lượng riêng của nước lên 4 lần ta được kết quả như hình 3-15 và hình 3-16
Hình 3-15: Chuyển vị tại 2 điểm trước và sau miệng giếng với nước thường
Hình 3-16: Chuyển vị tại 2 điểm trước và sau miệng giếng với nước nặng
Ta thấy, dao động phía bên kia của miệng giếng dần tiến gần tới dao động phía bên nguồn khi khối lượng riêng tăng lên.
Ngoài ra, khi khảo sát với dòng nước chảy đều trong giếng và dòng nước dao động trong giếng theo hàm A.sin(2𝜋𝑓𝑡) với A là biên độ dao động của nước, f=1e6Hz là tần số dao động của nước, ta cũng được các kết quả khác nhau như hình 3-17 và 3-18
Hình 3-17: Thế tại điểm tọa độ (170,60,30) khi có nước chảy đều trong giếng
Hình 3-18: Thế tại điểm tọa độ (170,60,30) khi có nước dao động trong giếng
Các kết quả này cho thấy, thế tại lối ra cũng chịu ảnh hưởng của các chuyển động của chất lỏng trong giếng.
Qua các kết quả thu được ta thấy, thế ở lối ra trên IDT thay đổi khi có sự biến thiên vật chất trong giếng. Cụ thể, biên độ tín hiệu lối ra nhỏ hơn với trường hợp không có giếng, pha của tín hiệu lối ra cũng bị trễ đi.Hơn nữa với các chất lỏng khác nhau thì sự thay đổi đó càng thể hiện rõ rệt (hình 3-13 và 3-14 cho thấy rõ kết quả khác biệt với thủy ngân và nước). Ở hình 3-15 và hình 3-16 cho ta thấy sự phụ thuộc của kết quả lối ra vào khối lượng riêng của chất lỏng trong giếng, khối lượng riêng chất lỏng trong giếng càng lớn thì dao động lối ra càng gần với trường hợp không có giếng. Hơn nữa, không chỉ phụ thuộc vào chất lỏng trong giếng về khối lượng riêng, loại chất lỏng, kết quả thu được ở hình 3-17 và hình 3-18 thể hiện sự ảnh hưởng của tín hiệu đầu ra vào vận tốc chất lỏng trong giếng.
3.3Kết luận chương và đánh giá phương pháp mô phỏng
Qua chương 3, Luận văn đã trình bày phương pháp mô phỏng một hệ vật lý với Comsol Multiphysics. Cụ thể đã mô phỏng thành công sự truyền sóng SAW trên bề mặt chất áp điện, từ đó xác định sự biến thiên dao động khi sóng truyền qua giếng chứa chất lỏng.
Nếu sử dụng các tính toán lý thuyết thì rất lâu mới có thể ra được kết quả như đã nêu, nhưng với sự ưu việt của phương pháp mô phỏng, ta có thể mô phỏng được toàn bộ quá trình đó trong một thời gian ngắn.
Tuy nhiên, quá trình mô phỏng còn nhiều thiếu sót. Điều đầu tiên là sóng không chỉ truyền theo phương ta mong muốn, cụ thể sóng truyền theo chiều ngược lại, như vậy, khi gặp bề mặt vật chất sẽ gây phản xạ, từ đó dẫn đến nhiễu trong hệ. Để khắc phục nhược điểm này có 2 phương pháp, một là sử dụng vật liệu hấp thụ dao động không mong muốn (absorber), hai là mô phỏng một vật liệu có chiều dài lớn đủ để trong quá trình khảo sát chưa có sóng phản xạ.
Chương 4 Kết luận chung
Luận văn tập trung vào việc mô phỏng một đầu phun mực, từ đó tìm ra hướng xác định sự thay đổi của vật chất trong vòi phun mực. Qua đó dần từng bước đưa ra giải pháp xác định thể tích trong đầu phun mực.
Việc xác định thể tích chất lỏng trong vòi phun là vấn đề đang được nhiều quốc gia, nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới nghiên cứu, mục đích là để điều khiển chính xác nhất luồng chất lỏng chảy qua vòi phun.
Trong khuôn khổ của Luận văn chưa trình bày được quá trình trích xuất tín hiệu điện từ lối ra và đưa trở lại để điều khiển luồng chất lỏng hoặc đưa ra các thông số cụ thể về chất lỏng trong ống phun, nhưng đã nêu bật được một số mấu chốt quan trọng, xác định được tính chất của chất lỏng trong giếng mà ảnh hưởng trực tiếp đến thế ra, dựa vào đó có thể tiếp tục nghiên cứu bài toán xác định được sự thay đổi của chất lỏng trong vòi phun.
Luận văn đã đạt được kết quả sau:
Xây dựng thành công mô hình mô phỏng đầu phun mực thông minh
Mô phỏng được sự biến thiên dao động vật chất trong hệ
Trích xuất được tín hiệu điện từ lối ra
Thu được Video quá trình mô phỏng
Khảo sát được sự thay đổi của dao động trước và sau miệng vòi phun mực
Khảo sát sự phụ thuộc của tín hiệu lối ra vào các đặc tính vật lý của chất lỏng trong vòi phun mực
Đặc biệt,luận văn đã mô phỏng được thực hiện với chất lỏng chuyển động trong giếng với 2 trường hợp chất lỏng chuyển động đều và dao động theo hàm sin.
Cho đến thời điểm này luận văn đã làm được hầu hết các chức năng ban đầu đề ra. Để tạo ra một sản phẩm hoàn chỉnh trong tương lai luận văn tiếp tục phải hoàn thiện một số tính năng sau:
Xây dựng các khối, bộ phận thực hiện triệt tiêu sóng nhiễu
Khảo sát tín hiệu điện tại lối ra khi có tạp nhiễu trong chất lỏng, thay đổi về độ nhớt, thể tích trong chất lỏng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt
[1] Lâm Hữu Thực(2010), thiết kế và mô phỏng một đầu in phun mực gắn cảm biến, Đại học Công nghệ.
Tiếng anh
[2] Comsol lab, Comsol multiphysics help, comsol 4.2 document.
[3] David Kay, Vanessa Styles and Richard Welford, Finite Element
Approximation of a Cahn-Hilliard-Navier-Stokes System, Department of
Mathematics, University of Sussex - Brighton - BN19RF - UK.
[4] Edward J. Shaughnessy, Jr (2005), Introduction to Fluid mechanics,Oxford University press.
[5] Groot wassink (2007), Inkjet printhead performance enhancement by
feedforward input design basedontwo-portmodeling,PhDthesis - Deft technology
university - Holand.
[6] Hue P. Le (1998), Progress and Trends in Ink-jet Printing Technology, IS&T The Society for Imaging Science and Technology.
[7] J.J.Campell and W.R.Jones (1968), A method for estimating optimal crystal cuts
and propagation directions for excitation of piezoelectric substrate waves, IEEE
Trans. on Sonics and Ultrasonics, vol. SU-15, No. 4
[8] Middelhoek, S., and S.A. Audet (1989), Silicon Sensors, New York Academic Press.
[9]Nguyen Tien Dat, “Sensing Inkjet”, University of Engineering and Technology, Vietnam National University, Hanoi.
[10]Pham Van So(2007), Simulation fabrication of Piezoelectronic Printhead, master thesis-Department of Materials Science and Engineering,SungKynKwan University - Korea.
[11]SamiFranssila,Introductionto Microfabrication,John Wiley & Sons Ltd. [12]Stephen D. Senturia, Microsystem design, Kluweracademic publishers. [13] Stephen beeby, MEMS mechanics sensor, Artech House Inc.