研究生: |
張峻銘 |
---|---|
論文名稱: |
採用多孔板以產生壓降之微機電氣體流量計之分析 Analysis of MEMS Gas Flow Sensor with Pressure Drop Induced by Perforated Plates |
指導教授: | 王訓忠 |
口試委員: |
許文震
簡國祥 |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
工學院 - 動力機械工程學系 Department of Power Mechanical Engineering |
論文出版年: | 2013 |
畢業學年度: | 101 |
語文別: | 中文 |
論文頁數: | 54 |
中文關鍵詞: | 微機電流量計 、多孔板 |
外文關鍵詞: | MEMS Flow Sensor, Perforated Plates |
相關次數: | 點閱:3 下載:0 |
分享至: |
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報 |
本研究主要目標為討論市面上之微機電氣體流量計,依照其基本運作原理,建立簡化之流場模型,並針對為該流場進行分析。利用GAMBIT 2.4建立模型及網格,並利用ANSYS 13.0之FLUENT進行模擬計算。此流量計模型利用主流道之「壓降元件」使上下游之間產生明顯壓降,成為足以推動流體進入「旁通流道」之壓差,旁通流道之進出口內設有多孔板以整流並控制流量。此微小流量於旁通流道中,經過本流量計之核心「晶片感測區流道」,該處流道為微米尺度,故可以層流模型進行計算。其晶片中央為一發熱線路區,兩側各有一組感測線路區,流體靜止時,兩感測區之溫度相同;而當流體流動,因兩者分別位於熱源上下游,而產生溫度差異,可由此溫度差異與變化趨勢,建立流量與溫差之關係。本研究包含兩類主流道壓降元件,其中一種設計於主流道中央設置一片多孔板,另一種則設置收縮通道(orifice)。分析多孔板結構時,將多孔板以等效壓降取代;分析收縮通道時則直接採實際之幾何外型進行模擬計算。整理各個條件下之主流道流速、旁通流比率與溫度變化之關係,可推得流量計之輸入流量與晶片溫度差異之間的關係,藉此建立量測依據,並比較各範圍下晶片感測之靈敏度。
[1] S. Park, S. Kim, S. Kim, Y. Kim, A flow direction sensor fabricated using MEMS technology and its simple interface circuit, Sensors and Actuators B 91 (2003) 347-352
[2] S.W. Wu, Q. Lin, Y. Yuen, Y.C. Tai, MEMS flow sensors for nano-fluidic applications, Sensors and Actuators A 89 (2001) 152-158
[3] Y. Xu, C.W. Chiu, F. Jiang, Q. Lin, Y.C. Tai, A MEMS multi-sensor chip for gas flow sensing, Sensors and Actuators A 121 (2005) 253-261
[4] A. Petropoulos, D.N. Pagonis, G. Kaltsas, Flexible PCB-
MEMS Flow Sensor, Procedia Engineering 47 ( 2012 ) 236-239
[5] J. Sun, D. Cui, L. Zhang, X. Chen, H. Cai, H. Li, Fabrication and characterization of a double-heater based MEMS thermal flow sensor, Sensors and Actuators A 193 (2013) 25-29
[6] R.A. McAllister, P.H. McGinnis, JR, C.A. Plank, Perforated-plate performance, Chemical Engineering Science 9 (1958) 25-35
[7] B. Sahin, Pressure losses in an isolated perforated plate and jets emerging from the perforated plate, Int. J. Mech. Sci. 31 (1989) 51-61
[8] I.E. Idelchik, Flow resistance : a design guide for engineer, Wiley (1999)
[9] G. Gan, S.B. Riffat, Pressure loss characteristics of orifice and perforated plates, Experimental Thermal and Fluid Science 14 (1997) 160-165
[10] B.Y. Guo, Q.F. Hou, A.B. Yu, L.F. Li, J. Guo, Numerical modeling of the gas flow through perforated plates, Chemical Engineering Research and Design (2012)