CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VI BƠM VÀ CFD
1.4 Động lực nghiên cứu
Khi đặt một điện áp DC đủ cao, dòng tia tạo ra dưới sự phân bố không đồng nhất của điện trường. Điều này là do điện trường không đồng nhất làm cho không cân bằng giữa tổng áp suất nén và giãn nở tác dụng lên chất lỏng. Điều này có
nghĩa là có thể dễ dàng điều khiển lưu lượng bơm bằng cách thay đổi điện áp hoặc dịng điện từ bên ngồi vi bơm theo u cầu thực tế. Do đó, nó đã được sử dụng
rộng rãi trong cơ khí, hóa học và đặc biệt là trong kỹ thuật y sinh như điều khiển tế bào vi cơ nhân tạo, chip điện tử. Để nghiên cứu các đặc tính của vi bơm ECF,
phương pháp động lực học chất lỏng tính tốn (CFD) có thể được sử dụng một
cách hiệu quả. Ví dụ, Yamamoto và cộng sự [79] đã sử dụng phương pháp thể tích hữu hạn để kiểm tra các ứng xử của dịng ECF trong vi bơm với điện cực hình
vng. Dịng chất lỏng trong vi bơm này là do tạo ra các gradient ứng suất điện
(Maxwell). Sau đó, Mori và cộng sự [87] cũng áp dụng phương pháp CFD kết hợp
với phương trình Korteweg – Helmholtz (KH) để phát triển mơ hình dịng chảy ECF trong một vi bơm với điện cực tam giác. Nghiên cứu này chỉ ra rằng dòng
ECF chủ yếu là kết quả của lực Coulomb gây ra bởi các điện tích trội và điện tích
được tạo từ cạnh điện cực sắc. Ngồi ra, kết quả số phù hợp với dữ liệu thực nghiệm được đo bằng phương pháp đo vận tốc hình ảnh hạt. Hosoda et và cộng sự [95] đã
sử dụng mô phỏng số trực tiếp (DNS) để giải các phương trình chi phối bao gồm cả phương trình KH và kết luận rằng dịng ECF có nghĩa đã được tái tạo giữa điện cực cực thu và vùng va chạm. Mao và cộng sự [94] và Kim và cộng sự [92] đã sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) trong COMSOL Multiphysics để nghiên cứu các ứng xử động lực học của dòng chất lỏng trong vi bơm mô ECF. Trong khi nhiều nghiên cứu đã thực hiện việc xem xét ứng xử của dòng ECF trong
vi bơm với nhiều hiệu ứng và phương pháp tiếp cận, khơng có nghiên cứu nào xem
xét rộng rãi hiệu suất điện thủy lực của vi bơm được thiết kế mới với các điện cực NACA. Trong luận văn này, các ứng xử động lực học của dòng ECF trong vi bơm với điện cực NACA được nghiên cứu sâu rộng. Phương pháp phần tử hữu hạn
(FEM) đã được sử dụng để giải quyết vấn đề này. Ảnh hưởng của nhiều thông số
quan trọng, chẳng hạn như số Péclet, số Debye, tỷ lệ lưu động, số Re của dòng chất lỏng và dòng điện đến các đặc tính của máy bơm được kiểm tra bằng phương pháp số. Ngồi ra, các ảnh hưởng của cấu hình và hình dạng điện cực cùng với các thơng số quan trọng đã đề cập trước đó đã được xem xét. Các mối tương quan đã
40 nhất một cách hiệu quả, sau đó nhiều hướng dẫn tốt đã được đề xuất để dự đốn nhanh chóng và chính xác hiệu suất tối ưu của vi bơm ECF này.