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Scale effects on electrohydrodynamic conduction pumping

电流体动力传导泵的尺度效应

基本信息

批准号：
21K14075
负责人：
西川原理仁
金额：
$ 3万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、電気流体力学(EHD)コンダクションポンプにおけるスケール効果を明らかにすることである。相似形状で異なるサイズスケールを有するポンプを製作、ポンプ性能を評価しスケールの影響を調査し、また電気流体連成シミュレーションによって電極近傍に形成されるヘテロチャージ層へのスケールの影響を明らかにする。これまでMEMSを利用して5～500 μmの範囲でスケールの異なる相似形状の電極を製作し発生圧力を調べていたが、安定した発生圧力を計測することができていなかった。そのため本年度は、50μmの電極形状において電極材料をチタンに変更して電極を作製し実験を行った。その結果、HFE7100を作動流体とした時、最大で400 Pa程度の圧力を確認することできた。しかしシミュレーションとの比較においては、電流値はおおむね一致したが、圧力については実験値の方が大きくなり、差異が生じた。シミュレーションにおいて各種物性（イオン移動度、導電率など）を変更して発生圧力の影響を調査したが、差異の原因の特定はできなかった。引き続き電極を作製し実験点を増やしていく予定である。またこれまで、正味の流量は0で実験を行っていたが、今年度は流量有での計測も行い、実際に0.7 ml/min程度の流量を計測することができた。シミュレーションの結果より、本流量範囲においては、流量および流速がヘテロチャージ層の変化に大きく影響を与えないことが新たに分かった。

The purpose of this study is to clarify the effects of electrohydrodynamic (EHD) dynamics. The influence of different shapes on the production and performance of the electrodes was investigated, and the influence of different shapes on the formation of the electrodes near the electrodes was investigated. This MEMS uses electrodes of different shapes with a range of 5 to 500 μm to produce, adjust and stabilize the voltage generation force. This year, the electrode shape of 50μm was changed. Results: HFE7100 is the operating fluid and the maximum pressure is 400 Pa. The difference between the current value and the voltage value is large. The influence of various physical properties (such as mobility and conductivity) on the development of pressure was investigated and the causes of the differences were determined. The electrode is controlled by a predetermined amount of time. This year, the flow rate is measured at 0 ml/min and the flow rate is measured at 0.7 ml/min. The results of the survey show that the flow rate is higher than that of the previous survey, and the flow rate is higher than that of the previous survey.