סמינר: זרימה במיקרו-תעלות רדודות

אמיר גת

עבודת מחקר לקראת תואר דוקטור
בהנחיית פרופסור מחקר דניאל ויס ופרופ' יצחק פרנקל

מערכות המשלבות רכיבים בעלי אורך אופייני של מיקרונים, אשר הפכו אפשריות על ידי טכניקות יצור מודרניות, מאפשרות את הקטנת המשקל, צריכת האנרגיה, זמני הפעולה, ועלויות היצור בתחומים של שליטה בזרימה, תאי דלק, אנליזה כימית וביולוגית ועוד. שימושים רבים של מיקרו-מערכות אלו כוללים זרימות גז או נוזל דרך חלק או כל המרכיבים שלהן. למיקרו-מערכות ישנו תפקיד חשוב בכלכלת הידע המודרנית והן בעלות פוטנציאל לתרום בצורה משמעותית למדע ולטכנולוגיה. מימוש פוטנציאל זה מותנה בהבנה מעמיקה של הפיזיקה של מכאניקת הזורמים במיקרו-גיאומטריות. זרימות גזים ונוזלים במיקרו תעלות ישרות ואחידות נחקרו בהרחבה. לעומת זאת, מרבית השימושים של מיקרו-מערכות כוללים זרימות בגיאומטריות עם שינויי חתך, שינויי כיוון זרימה ורשתות מורכבות של מיקרו-תעלות. שיטות יצור נוכחיות של מיקרו-מערכות כוללות פוטו-ליטוגרפיה, מיקרו-עיבוד מכני וחריטה כימית. אופייני לשיטות יצור אלו יצירת גיאומטריות רדודות המוגבלות במרווח הצר בין שני מישורים מקבילים. לפיכך, המחקר הנוכחי מתמקד באנליזה של זרימות דרך מיקרו-גיאומטריות רדודות עם שטח חתך משתנה ורשתות של מיקרו-תעלות. אנו משתמשים באנליזה אסימפטוטית ובתורת הפונקציות האנליטיות לפתח
מודל אסימפטוטי מסדר ראשון לזרימות במיקרו-תעלות רדודות אשר כולל אפקטים של דחיסות, דלילות חלשה, וגיאומטריות קירות צד שונות. פתרונות סגורים לתעלות בעלות גיאומטריה כללית מנוסחים על ידי שימוש בפונקציות גרין. נעשה שימוש בפתרונות הכלליים לאנליזה של זרימות גזיות ונוזליות דרך היצרויות, פניות וצמתים, אשר הינם אלמנטים נפוצים ברשתות של מיקרו-תעלות. ההתנגדויות הצמיגות מוצגות בצורה מפורשת על ידי פונקציות של הפרמטרים המאפיינים את הגיאומטריה ואת התנאים בחתכי הכניסה והיציאה. דיוק התוצאות נבדק על ידי השוואה לחישובים נומריים ומדידות ניסוייות קיימות. הליניאריות של המודל האסימפטוטי, והפונקציות המתארות את ההתנגדות הצמיגה מאפשרים לנו לבצע אנליזה ואופטימיזציה של רשתות מסתעפות דמויות עץ ורשתות של מיקרו-תעלות מקבילות. השיטה המוצגת הינה כללית ויכולה לשמש לתכן ואופטימיזציה של רשתות מיקרו-תעלות
מורכבות, אשר אופייניות לשימושים רבים של מיקרו-מערכות.

ההרצאה תתקיים ביום רביעי ט"ו כסלו התש"ע (2.12.09)
שעה 16:30
בנין אוירונוטיקה חדר 241
כבוד קל יוגש לפני ההרצאה