Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Thiết kế và mô phỏng một micro-pump magnetohydrodynamic để cung cấp lực kéo biến đổi theo thời gian nhằm ch подав tắt độ rung trong các vibeam có tính chất nhớt đàn hồi
Tóm tắt
Trong bài báo này, một chiến lược mới để cung cấp lực kéo nhằm подав tắt độ rung ngang của một vi-beam được giới thiệu. Lực kéo dọc này được cung cấp bởi một dòng chất lỏng đặc biệt gọi là "magnetohydrodynamics" (MHD), chảy trong một micro-pump, sau đó chất lỏng đi vào vi-beam. Vi-beam bị rung động bởi một lực bên ngoài dao động tác động vào chân của nó. Do đó, một vấn đề tương tác giữa chất lỏng và cấu trúc xuất hiện. Áp lực của chất lỏng tăng lên do lực Lorentz xuất hiện trong micro-pump, và được dẫn hướng bởi kênh đến vi-beam và подав tắt độ rung của vi-beam. Đã quan sát thấy rằng khi trường điện từ tăng từ 0.25 Tesla đến 0.5 Tesla, biên độ dao động của vi-beam sẽ giảm từ 6 × 10−13m xuống 3 × 10−13m. Giả sử dòng chảy là laminar và không nén, phương pháp thể tích hữu hạn (FVM) được sử dụng để giải các phương trình điều khiển. Trong thiết kế của micro-pump, các thông số nghiên cứu bao gồm giá trị của trường điện từ, mức điện áp áp dụng cho micro-pump, biên độ dao động của lực bên ngoài và số Reynolds, cũng như ảnh hưởng của từng thông số đến hành vi của chất lỏng và vi-beam. Kết quả cho thấy rằng với áp lực chất lỏng trong micro-pump tăng lên, độ rung của vi-beam bị подав tắt. Bên cạnh đó, áp lực của chất lỏng dọc theo vi-beam vẫn giữ không đổi ở mức 0.1 phần trăm.
Từ khóa
#magnetohydrodynamics #vi-beam #lực kéo #lực Lorentz #phương pháp thể tích hữu hạn #chất lỏng #độ rungTài liệu tham khảo
F. Straub, H. Ngo, V. Anand and D. Domzalski, Development of a piezoelectric actuator for trailing edge flap control of rotor blades, Smart Structures and Integrated Systems, 3668 (1999) 2–14.
U. Lee and H. Oh, Dynamics of an axially moving viscoelastic beam subject to axial tension, International Journal of Solids and Structures, 42 (8) (2005) 2381–2398.
S. Kumar, R. Srivastava and R. Srivastava, Active vibration control of smart piezo cantilever beam using PID controller, International Journal of Research in Engineering and Technology, 3 (1) (2014) 392–399.
A. Shooshtari, S. M. Hoseini, S. N. Mahmoodi and H. Kalhori, Analytical solution for nonlinear free vibrations of viscoelastic microcantilevers covered with a piezoelectric layer, Smart Materials and Structures, 21 (7) (2012) 075015.
D. Younesian and E. Esmailzadeh, Vibration suppression of rotating beams using time-varying internal tensile force, Journal of Sound and Vibration, 330 (2) (2011) 308–320.
E. Esmailzadeh, D. Younesian and H. Askari, Analytical Methods in Nonlinear Oscillations: Approaches and Applications, Springer Netherlands (2018) 252.
G. Jabbari, R. Shabani and G. Rezazadeh, Frequency response of an electrostatically actuated micro resonator in contact with incompressible fluid, Microsystem Technologies, 23 (7) (2017) 2381–2391.
A. Shooshtari, S. M. Hoseini, S. N. Mahmoodi and H. Kalhori, Analytical solution for nonlinear free vibrations of viscoelastic microcantilevers covered with a piezoelectric layer, Smart Materials and Structures, 21 (7) (2012) 075015.
S. M. Hosseini, H. Kalhori, A. Shooshtari and S. N. Mahmoodi, Analytical solution for nonlinear forced response of a viscoelastic piezoelectric cantilever beam resting on a nonlinear elastic foundation to an external harmonic excitation, Composites Part B: Engineering, 67 (2014) 464–471.
M. T. Chorsi, S. Azizi and F. Bakhtiari-Nejad, Nonlinear dynamics of a functionally graded piezoelectric microresonator in the vicinity of the primary resonance, Journal of Vibration and Control, 23 (3) (2017), 400–413.
C. Liu, Q. Ding, Q. Gong, C. Ma and S. Yue, Axial control for nonlinear resonances of electrostatically actuated nano-beam with graphene sensor, Applied Mathematics and Mechanics, 38 (4) (2017) 527–542.
E. Omidi and S. N. Mahmoodi, Nonlinear vibration control of flexible structures using nonlinear modified positive position feedback approach, ASME 2014, Dynamic Systems and Control Conference (2014) V003T52A002–V003T52A002.
K. R. Cramer and S. I. Pai, Magnetofluid Dynamics for Engineers and Applied Physicists, NewYork (1973).
M. W. Ashraf, S. Tayyaba and N. Afzulpurkar, Micro electro mechanical systems (MEMS) based microfluidic devices for biomedical applications, International Journal of Molecular Sciences, 12 (6) (2011) 3648–3704.
J. Jang and S. S. Lee, Theoretical and experimental study of MHD (magneto hydrodynamic) micropump, Sensors and Actuators A: Physical, 80 (1) (2000) 84–89.
A. V. Lemoff and A. P. Lee, An AC magneto hydrodynamic micropump, Sensors and Actuators B: Chemical, 63 (3) (2000) 178–185.
S. Derakhshan and K. Yazdani, Numerical analysis of a magnetohydrodynamic micropump performance, Modares Mechanical Engineering, 14 (13) (2014) 251–28.
L. Huang, W. Wang, M. C. Murphy, K. Lian and Z. G. Ling, LIGA fabrication and test of a DC type magneto hydrodynamic (MHD) micropump, Microsystem Technologies, 6 (6) (2000) 235–240.
J. Zhong, M. Yi and H. H. Bau, Magneto hydrodynamic (MHD) pump fabricated with ceramic tapes, Sensorsand Actuators A: Physical, 96 (1) (2002) 59–66.
J. Eijkel, C. Dalton, C. J. Hayden, J. P. H. Burt and A. Manz, A circular ac magneto hydrodynamic micropump for chromatographic applications, Sensors and Actuators B: Chemical, 92 (1) (2003) 215–221.
B. Nguyen and S. K. Kassegne, High-current density DC magneto hydrodynamics micropump with bubble isolation and release system, Microfluidics and Nanofluidics, 5 (3) (2008) 383–393.
P. J. Wang, C. Y. Chang and M. L. Chang, Simulation of two-dimensional fully developed laminar flow for a magneto-hydrodynamic (MHD) pump, Biosensors and Bioelectronics, 20 (1) (2004) 115–121.
J. E. Ho, Characteristic study of MHD pump with channel in rectangular ducts, Journal of Marine Science and Technology, 15 (4) (2007) 315–321.
R. Chaabane, A. Bouras and S. Ben Nasrallah, Numerical magneto hydrodynamic flow simulation of velocity and pressure for electrically conducting, incompressible fluids, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 29 (3) (2007) 299–306.
S. Lim and B. Choi, A study on the MHD (magnetohydrodynamic) micropump with side-walled electrodes, Journal of Mechanical Science and Technology, 23 (3) (2009) 739–749.
Y. Peng, L. Z. Zhao, S. J. Song, C. W. Sha, R. Li and Y. Y. Xu, Experimental study on alternating magnetic field magnetohydrodynamic pump, Journal of Hydrodynamics, 20 (5) (2008) 591–595.
J. A. Shercliff, Steady motion of conducting fluids in pipes under transverse magnetic fields, Journal of Fluid Mechanics, 49 (1) (1956) 644–666.
J. C. R. Hunt, Magneto hydrodynamic flow in rectangular ducts, Part I., Journal of Fluid Mechanics, 21 (4) (1965) 557–590.
U. Kuttler and W. Wall, Fixed-point fluid-structure interaction solvers with dynamic relaxation, Computational Mechanics, 43 (1) (2008) 61–72.
R. L. Campbell, E. G. Paterson, M. C. Reese and S. A. Hambric, Fluid-structure simulation of a viscoelastic hydrofoil subjected to quasi-steady flow, Advances in Fluid Mechanics, 8 (2010) 439.