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Erschienen in: Microsystem Technologies 7/2015

01.07.2015 | Technical Paper

Micropump operation at various driving signals: numerical simulation and experimental verification

verfasst von: Borut Pečar, Danilo Vrtačnik, Drago Resnik, Matej Možek, Tine Dolžan, Robert Brajkovič, Dejan Križaj

Erschienen in: Microsystem Technologies | Ausgabe 7/2015

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Abstract

Impact of the shapes of driving signals on micropump operation is investigated by numerical simulations and by experimental verification on a strip-type microthrottle pump. Numerical simulation is based on an advanced, fully-coupled electro, fluid and solid-mechanics model, enabling detailed analysis of device operation. Flowrate performance and cavitation risk were evaluated by analyzing pressure response in critical points near and under the membrane and by analyzing simulated flowrate response on various excitation waveforms. Sinusoidal excitation provides lower flowrate compared to square-wave excitation (typically 33 % lower) but with significantly smaller risk of cavitation. Sawtooth excitation was found the most inappropriate waveform, providing lowest flowrate performance at high cavitation probability.

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Literatur
Zurück zum Zitat Guan Y, Ren J, Zhang G, Cheng Z (2009) Fabrication and experiment studies of the piezoelectric micropump with saw-tooth microchannel. In: IEEE International Conference on Intelligent Computing and Intelligent Systems. vol 2. pp 733–737 Guan Y, Ren J, Zhang G, Cheng Z (2009) Fabrication and experiment studies of the piezoelectric micropump with saw-tooth microchannel. In: IEEE International Conference on Intelligent Computing and Intelligent Systems. vol 2. pp 733–737
Zurück zum Zitat Johnston ID, Tracey MC, Davis JB, Tan CK (2005) Microfluidic solid phase suspension transport with an elastomer-based, single piezo-actuator, micro throttle pump. Lab Chip 3:318–325. doi:10.1039/b411886c CrossRef Johnston ID, Tracey MC, Davis JB, Tan CK (2005) Microfluidic solid phase suspension transport with an elastomer-based, single piezo-actuator, micro throttle pump. Lab Chip 3:318–325. doi:10.​1039/​b411886c CrossRef
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Zurück zum Zitat Dolžan T, Vrtačnik D, Resnik D, Aljančič U, Možek M, Pečar B, Amon S (2013) Automated characterization of micropumps. In: 49th International conference on microelectronics, devices and materials, Sept 25–27, Kranjska Gora, pp 151–154 Dolžan T, Vrtačnik D, Resnik D, Aljančič U, Možek M, Pečar B, Amon S (2013) Automated characterization of micropumps. In: 49th International conference on microelectronics, devices and materials, Sept 25–27, Kranjska Gora, pp 151–154
Zurück zum Zitat Comsol Inc. (2011) Microfluidics Module User’s Guide. COMSOL AB, Stockholm, Sweden, pp 75–77 Comsol Inc. (2011) Microfluidics Module User’s Guide. COMSOL AB, Stockholm, Sweden, pp 75–77
Metadaten
Titel
Micropump operation at various driving signals: numerical simulation and experimental verification
verfasst von
Borut Pečar
Danilo Vrtačnik
Drago Resnik
Matej Možek
Tine Dolžan
Robert Brajkovič
Dejan Križaj
Publikationsdatum
01.07.2015
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Microsystem Technologies / Ausgabe 7/2015
Print ISSN: 0946-7076
Elektronische ISSN: 1432-1858
DOI
https://doi.org/10.1007/s00542-014-2309-2

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