CZ2012423A3 - Způsob vstupu tekutiny do generátoru hybridního syntetizovaného proudu a vstupní ústrojí pro provádění tohoto způsobu - Google Patents
Způsob vstupu tekutiny do generátoru hybridního syntetizovaného proudu a vstupní ústrojí pro provádění tohoto způsobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2012423A3 CZ2012423A3 CZ2012-423A CZ2012423A CZ2012423A3 CZ 2012423 A3 CZ2012423 A3 CZ 2012423A3 CZ 2012423 A CZ2012423 A CZ 2012423A CZ 2012423 A3 CZ2012423 A3 CZ 2012423A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- fluid
- fluidic
- orifices
- diode
- generator
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 91
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 4
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 description 4
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
Způsob vstupu tekutiny do generátoru hybridního syntetizovaného proudu se provádí prostřednictvím fluidických diod (5, 6) tak, že tekutina z okolí se periodicky nasává ústím (7, 8) fluidických diod změnami tlaku tekutiny v nejméně jedné dutině (1, 2) generátoru, na níž jsou obě fluidické diody (5, 6) připojeny vývody (10, 11) fluidických diod, přičemž ústí (7, 8) fluidických diod jsou orientována proti sobě a současné nasávání do obou ústí (7, 8) se střídá periodicky se současným zpětným výtokem z obou ústí (7, 8) fluidických diod, kdy se mezi ústími (7, 8) vytváří kolize (9) protisměrných proudů tekutiny. Vstupní ústrojí pro provádění způsobu vstupu tekutiny do generátoru hybridního syntetizovaného proudu tohoto obsahuje dvojici fluidických diod (5, 6), které jsou připojeny vývody (10, 11) fluidických diod k jednomu nebo ke dvěma tělesům (3, 4) generátoru, přičemž jsou ústí (7, 8) fluidických diod namířena proti sobě.
Description
Způsob vstupu tekutiny do generátoru hybridního syntetizovaného proudu a vstupní ústrojí pro provádění tohoto způsobu
Oblast techniky
Vynález se týká generace tekutinových proudů v nejrůznějších oblastech techniky, zejména při chlazení horkých těles proudem chladné tekutiny nebo sušení vlhkých objektů suchým vzduchem.
Dosavadní stav techniky
Běžný syntetizovaný proud je zatopený proud tekutiny, který je vytvářen generátorem y y syntetizovaného proudu (Glezera koM patent US 5758823). Zatopené proudy jsou takové Λ Λ tekutinové proudy, které vytékají do okolí, které má přibližně stejné látkové vlastnosti 7 narozdíl od proudů s volným povrchem, jakým je např. výtok kapalinového proudu do plynu. Zvláštností syntetizovaného proudu je to, že časově střední hmotnostní průtok tekutiny generátorem syntetizovaného proudu je nulový, hmotnost tekutiny vytlačené z dutiny generátoru se musí rovnat hmotnosti tekutiny vzápětí do dutiny nasáté. Posloupnost vyfukovaných objemů tekutiny za každou periodu se po výtoku mění v posloupnost vírových prstenců, které vytvoří za vhodných podmínek výsledný tekutinový proud, nazývaný „syntetizovaný proud“, jenž má v důsledku přisávání okolní tekutiny časově střední hmotnostní tok nenulový, a má tedy vlastnosti obdobné běžnému tekutinovému proudu (jakým je proud vytvořený jakýmkoliv běžným způsobem spojeným se zajištěním tlakového spádu na výtokovém otvoru, tj. např. výtokem z tlakové nádoby).
Použití syntetizovaných proudů přináší řadu výhod. Hlavní výhodou je relativní konstrukční jednoduchost celého zařízení, neboť tekutinové proudy jsou generovány bez nutnosti přivádět do daného výtokového otvoru tekutinu pod přetlakem. Odpadá tedy nutnost použít zdroje takové tekutiny jakým je pro krátkodobé použití tlaková nádoba a pro trvalý chod některý z běžných strojů jako např. kompresor, ventilátor, dmychadlo, čerpadlo a podobně. To přináší úspory na obestavěném prostoru, hmotnosti i ceně zařízení. Navíc tak odpadají i potenciální zdroje poruch celého zařízení, kterými jsou uvedené točivé stroje. Další významnou výhodou je to, že odpadne přívodní potrubí, což v důsledku přináší další úspory na obestavěném prostoru, hmotnosti i ceně zařízení.
• ♦ · · · í » 3 ♦ « • 9 9 * * » ♦ t · · ·-) i * « # % 4 “I“ * » 4 i 4
- « » · > «· tt·
Syntetizované proudy mají mnoho možných aplikací. Především jde o aktivní řízení proudových a/ nebo teplotních polí nebo o samostatné užití syntetizovaných proudů nebo jejich soustav.
Cílem aktivního řízení hlavního proudového pole může být směrování proudu tekutiny ve vnější aerodynamice, řízení proudového pole ve vnitřní aerodynamice, intenzifikace směšování, případně zvýšení přestupu tepla a/nebo hmoty řízením hlavního proudového pole. Cílem použití samostatných syntetizovaných proudů nebo jejich soustav bez hlavního proudového pole může být intenzifikace procesu sdílení tepla, popř. jejich silové působení např. pro ovládání pohybu. Syntetizované proudy jsou velmi perspektivní alternativou pro mnohé případy chlazení, např. vysoce zatížených součástek v elektronice nebo při chlazení lopatek spalovacích turbin. Pro většinu uvedených případů má velký význam využití v oblasti miniaturních elektromechanických systémů (Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS) viz Tesař, Pressure-Driven Microfluidics, Artech House, Boston, London, 2007. Transportní procesy v tekutinách při malých rozměrech totiž vykazují při ustáleném, v čase neměnném proudění řadu problematických rysů. Důležitý důsledek malých rozměrů a z toho vyplývajících malých Reynoldsových čísel je laminámí nebo dokonce plíživý charakter proudění, kdy intenzita přestupu tepla a hmoty dosahuje pouze malých hodnot, jak vyplývá z mechanismu gradientově difúze - jak ji popisuje Fickův zákon.
Běžné syntetizované proudy mají časově střední hmotnostní průtok tekutiny generátoru v ustáleném režimu nulovýa teprve v určité vzdálenosti má tekutinový proud nenulovou časově střední složku hmotnostního toku, kterou získá přisáváním okolní tekutiny. Na rozdíl od takovýchto dnes již běžných případiLAybridní syntetizovaný proud má nenulovou časově střední složku hmotnostního toku už na výtoku z generátoru. Dopfsud známé varianty těchto generátorů byly navrženy buď jako objemový stroj jednočinný (Trávníček a kol., Hybrid synthetic jet as the non-zero-net-mass-flux jet, Physics of Fluids, 18 (2006) 081701-1— 081701-4)řnebo dvojčinný (Wang a kol., patent US 7,527,086).
Výhodou použití generátoru hybridního syntetizovaného proudu je jednak samotné zvýšení hmotnostního průtoku tekutiny výtokovým otvorem generátoru, jednak přisávání „čerstvé“ tekutiny do dutiny generátoru vstupním ústrojím. Druhá výhoda má opodstatnění především při chlazení horkých objektů, např. elektronického zařízení.
Pro účinné nasávání „čerstvé“ neohřáté tekutiny se jeví výhodné použít fluidickou diodu (Trávníček a kol., Hybrid synthetic jet as the non-zero-net-mass-flux jet, Physics of Fluids, 18 (2006) 081701-1-081701-4; Wang a kol., US Patent 7,527,086). Použití fluidických diod * · • · · * • · · » 9 ·
- 3 pro usměrnění pulzujícího pohybu tekutiny bez mechanicky pohyblivých částí je známé např.
u tzv. bezventilových objemových čerpadel (Stemme a Stemme, patent WO 94/19609;
jsoupulsační proudové motory (Paris a kol., patent GB 805543; Quellette, patentová přihláška Λ
US 2005/0097897). Ve všech těchto případech by použití běžného zpětného ventilu s mechanicky pohyblivými součástmi zmenšilo spolehlivost celého stroje. Úsilí o maximalizaci spolehlivosti proto vede k systémům bez mechanicky pohyblivých součástí.
Třebaže je v současné době známo mnoho typů fluidických diod (Yastrebova, Fluid diodes, Automatika i Telemechanika 3, 101, 1971; Tesař, Pressure-Driven Microfluidics, Artech House, Boston, London, 2007), není prozatím známo, jak optimalizovat fluidickou diodu pro použití ve vstupním ústrojí generátoru hybridního syntetizovaného proudu. Komplikujícími skutečnostmi jsou především požadavky malých rozměrů, a s tím spojená malá Reynoldsova čísla a tomu odpovídající vysoké frekvence pulzací tekutiny. Všechny doposud zkoumané varianty generátorů hybridního syntetizovaného proudu měly vstupní ústrojím vždy ve tvaru rozšiřujících se kanálů (Wang a kol., ÚS?Patent 7,527^)86; Trávníček a kol., Hybrid synthetic jet as the non-zero-net-mass-flux jet, Physics of Fluids, 18 (2006) 081701-1-081701-4; Trávníček a kol., Performance of synthetic jet actuators based on hybrid and double-acting principles, Joumal of Visualization, 11 (2008), 221-229).
Přechod od běžného syntetizovaného proudu k hybridnímu syntetizovanému proudu umožňuje dosáhnout lepších výsledků v celé řadě aplikací. Vstupní ústrojí generátoru hybridního syntetizovaného proudu je klíčovým elementem pro žádoucí zvýšení hmotnostního průtoku tekutiny generátorem. Uvedeným vstupním ústrojím je periodicky nasávána a vytlačována pracovní tekutina. Kriterium, které kvantifikuje velikost časově střední složky hmotnostního toku generátorem, je objemová účinnost sy. Je to poměr výsledného objemu tekutiny, vytlačeného otvorem generátoru během celé periody (tj. objem vytlačený minus objem nasátý), vztažený k celkovému objemu načerpanému do dutiny generátoru za celou periodu. Dvě mezní hodnoty jsou sy = 0 a 1. Nulovou hodnotu mají běžné generátory syntetizovaných proudů - jak plyne ze zákona zachování hmoty, v ustáleném režimu se hmotnost tekutiny nasávané do dutiny generátoru musí rovnat hmotnosti tekutiny vzápětí z dutiny vytlačené. Hodnota 1 je ideální hodnota· čerpadla vybaveného ideálně pracujícím zpětným ventilem (který by ovšem vyžadoval mechanicky pohyblivé součásti, jejichž použití leží zcela mimo oblast tohoto vynálezu). Hodnoty objemové účinnosti generátorů hybridních syntetizovaných proudů prozatím dosáhly pouze i t
-4hodnot εν=0,13 až 0,19, jak bylo experimentálně vyhodnoceno a publikováno (Trávníček a kol., Hybrid synthetic jet as the non-zero-net-mass-flux jet, Physics of Fluids, 18 (2006) 081701-1-081701-4; Trávníček a kol., Performance of synthetic jet actuators based on hybrid and double-acting principles, Journal of Visualization, 11 (2008), 221-229). Hodnota objemové účinnosti kvantifikuje tzv. usměrňující efekt: fluidickou diodou proteče během nasávací části periody ve směru z okolního prostředí do pracovní dutiny generátoru větší množství tekutiny, než ve směru opačném během vytlačovací části periody. Dosažení žádoucích vyšších hodnot objemové účinnosti εν je spojeno s navržením lepšího vstupní « >’ ústrojí! Cílem vynálezu je odstranit nebo alespoň zmírnit nevýhodu dosavadního stavu ( techniky, kterým je poměrně malá objemová účinnost generátorů hybridních syntetizovaných 1 proudů.
<. .
F
Podstata vynálezu
...............~ .
Předmětem vynálezu je jednak způsob vstupu tekutiny do generátoru hybridního syntetizovaného proudu, jednak vstupní ústrojí pro provádění tohoto způsobu.
Předmětem vynálezu je zejména způsob vstupu tekutiny do generátoru hybridního syntetizovaného proudu prostřednictvím fluidických diod, jehož podstata spočívá vtom, že tekutina z okolí se periodicky nasává ústím fluidických diod změnami tlaku tekutiny v nejméně jedné dutině generátoru, na níž jsou obě fluidické diody připojeny svými vývody, přičemž ústí fluidických diod jsou orientována proti sobě a současné nasávání do obou ústí fluidických diod se periodicky střídá se současným zpětným výtokem z obou ústí fluidických diod, kdy se mezi ústími vytváří kolize protisměrných proudů tekutiny.
Podle vynálezu může také být účelný způsob vstupu tekutiny jehož podstatou je, že vývody fluidických diod jsou napojeny na dvě různé dutiny generátoru, ve kterých se periodicky a synchronně se stejnou frekvencí i stejnou fází mění tlak tekutiny a tak probíhá periodicky a synchronně nasávání a vytlačování tekutiny ústími fluidických diod.
Podstata vstupního ústrojí pro provádění způsobu vstupu tekutiny do generátoru hybridního syntetizovaného proudu spočívá v tom, že obsahuje dvojici fluidických diod, které jsou připojeny k jednomu nebo ke dvěma tělesům generátoru prostřednictvím vývodů fluidických diod, přičemž jsou ústí fluidických diod namířena proti sobě.
Zejména účelné může být vstupní ústrojí podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že délka mezery mezi ústími fluidických diod je větší než příčný rozměr těchto ústí.
i · ♦ · · • t
8·· » · · 8 « · >
« 8 9 » • · » « • » · · • « · 8·· t ·
Také může být účelné provedení vstupního ústrojí podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na ústí fluidických diod jsou připojeny ústupem plynulé konvexní plochy mající každá tvar jedné čtvrtiny povrchu toroidu.
Fluidické diody mají tvar kanálů, které propojují okolní prostředí s dutinou nebo dutinami v tělese generátoru nebo generátorů hybridních syntetizovaných proudů. Podle velikosti příčných rozměrů ústí rozlišujeme fluidické diody v makroměřítku a v mikroměřítku.
V provedení odpovídajících makroměřítku jsou typické příčné rozměry řádově (loMo^mm, výhodně (l-*20)mm. Na materiál fluidické diody nejsou kladeny žádné mimořádné požadavky; musí jen být natolik soudržný a tuhý, aby nedocházelo ke změnám tvaru účinkem proudící tekutiny. Nejčastěji používanými materiály jsou: slitiny barevných kovů, ocel, polymerní materiály, výhodně mosaz, slitiny hliníku a plexisklo. Vyrobeny jsou běžnými produkčními technikami jako například obráběním, tvářením, nebo odléváním.
,u'
V mikroměřítku jsou typické příčné rozměry řádově (10'2*10°)mm, výhodně (0,02*1 )mm; tyto mikrofluidické diody jsou obvykle vyrobeny z nekovového materiálu, jako například z polymerních materiálů, skla nebo křemíku, a to proto, aby mohly být vyrobeny v mikrofluidice obvyklými způsoby, jako mikroobráběním, leptáním, tvářením, nebo odléváním.
Vymezení se oproti dosavadnímu stavu techniky spočívá v uspořádání dvojice fluidických diod, které svými kanály propojují okolní prostředí každá s jednou obvyklou dutinou v tělese generátoru hybridních syntetizovaných proudů a jsou umístěny tak, aby měly ústí směrována proti sobě. Uvedenými fluidickými diodami je periodicky nasávána a vytlačována pracovní tekutina. Přitom při vytlačování vytéká z každé fluidické diody tekutina do okolního prostředí v podobě zatopeného proudu a uvedené uspořádání dvojice fluidických diod ústími obrácenými proti sobě způsobuje vzájemnou interakci této dvojice protiběžných zatopených proudů v okolím prostředí, tj. mimo kanál.
Některé doposud známé fluidické diody používají rovněž rozdělení toku tekutiny na dvě větve a vzájemnou interakci rozděleného toku pro naplnění své funkce (např. Tesla, 1,329,559), a některé doposud známé fluidické ventily používají protiběžně orientované proudění dvěma kanály pro řízení průtoku (Tesař, Pressure-Driven Microfluidics, Artech House, Boston, London, 2007). Ovšem ani v jednom případě se doposud nejednalo o současný výtok dvojice protiběžných zatopených proudů do okolního prostředí mimo jakýkoliv kanál a o jejich vzájemnou srážku v okolním prostředí bez ovlivnění pevnými stěnami.
* · ”«»» a* « * « «iii· « »
4 ΐ ·*· *» · *
- · » · · « · · » ’ « · · · · · ♦ i · ··· ♦ ♦
Hlavními přínosy vynálezu oproti dosavadnímu stavu techniky je zvýšení objemové účinnosti celého generátoru hybridního syntetizovaného proudu. Další výhodou je možnost dosáhnout vyšších frekvencí než při použití běžných fluidických diod. Běžné fluidické diody dosahují nižších frekvencí, neboť jejich usměrňující efekt je závislý na vývinu proudění v celé diodě, který trvá po určitý časový úsek. Vstupní ústrojí podle tohoto vynálezu má ovšem významnou část usměrňujícího efektu spojenou se srážkou dvou protiběžných zatopených proudů v okolním prostředí bez ovlivnění pevnými stěnami aniž by docházelo k vývojové změně charakteru proudění, což umožňuje dosáhnout rychlejší funkce a vyšších frekvencí.
Vstupní ústrojí podle tohoto vynálezu možno použít ve všech známých aplikacích generátoru hybridního syntetizovaného proudu, jako je řízení proudového pole a/nebo teplotního pole ve vnější nebo vnitřní aerodynamice (např. směrování proudu tekutiny nebo řízení mezní vrstvy při obtékání těles), intenzifikace směšování, zvyšování přestupu tepla (např. chlazení vysoce zatížených součástek v elektronice nebo chlazení lopatek spalovacích turbin). Ve všech aplikacích dosahuje hybridní syntetizovaný proud se vstupním ústrojím podle tohoto vynálezu lepších výsledků oproti dosavadního stavu techniky, neboť jeho objemová účinnost je vyšší.
Hlavní výhodou vynálezu oproti dosavadnímu stavu techniky je vyšší objemová účinnost, která dosahuje hodnot εν= 0,2 až 0,9. Další výhodou je možnost dosáhnout vyšších frekvencí, které mohou dosáhnout hodnot řádově až 101 kHz. Běžné fluidické diody nevyhnutelně pracují při nižších frekvencích, neboť jejich usměrňující efekt je opožděn a nastává až pro vývinu proudění v celé jejich dutině. Vstupní ústrojí podle tohoto vynálezu má ovšem významnou část usměrňujícího efektu spojenou se srážkou dvou protiběžných zatopených proudů. Přitom vzájemná vzdálenost obou ústí G je menší než délka kanálu L. Po výtoku tekutiny z kanálů podle tohoto vynálezu dojde ke srážce proudů po uplynutí dráhy G/2, tedy po uplynutí časové odezvy Δ/ ~ 0,5 G/U, kde U je střední rychlost proudu v ústí. V případě kanálů, rozšiřujících se směrem do dutiny v tělese generátoru, odpovídá časová odezva vstupního ústrojí době, za kterou tekutina proteče celým kanálem, tj. Δ/l ~ cL/U, kde c je součinitel zahrnující změnu průřezu kanálu. Pro fluidickou diodu typu kanálu rozšiřujícího se směrem do dutiny v tělese generátoru platí c > 1. Poměr časové odezvy obou případů je tedy Δ//Δ^ = (0,5/c)(G/Z). Jelikož Ol aG < L, platí pro poměr A//Aíl< 1. A jelikož frekvence je nepřímo úměrná časově odezvě Δ/, může vstupní ústrojí podle tohoto vynálezu pracovat při vyšších frekvencích, než je tomu u doposud běžných fluidických diod.
« 4 <
« · « « · «
* « • e * « i t · · i »
Přehled obrázků na výkresech
Na obr. laje znázorněno schéma vstupního ústrojí do generátoru hybridního syntetizovaného proudu podle vynálezu s dvojicí fluidických diod a s jednou dutinou v tělese generátoru, kde obě fluidické diody jsou napojeny svými vývody na toto těleso.
Na obr. lb je znázorněn směr proudění a srážka dvojice protiběžných zatopených proudů tekutiny v okolím prostředí, tj. mimo kanál.
Na obr. lc je znázorněn směr proudění v následující ěásti periody, kdy je tekutina nasávána do dutiny z okolí.
Na obr. 2a je znázorněna dvojice fluidických diod v provedení, kde generátor má dvě dutiny ve dvou různých tělesech a fluidické diody jsou svými vývody napojeny každá na jinou dutinu, směr proudění a srážka dvojice protiběžných zatopených proudů tekutiny v okolím prostředí.
Na obr. 2b je znázorněn směr proudění v následující části periody, kdy je tekutina nasávána do dutin z okolí.
Na obr. 2c je znázorněna závislost objemové účinnosti na velikosti mezery G mezi ústími diod.
Na obr. 3a je znázorněno provedení, kdy na ústí fluidických diod navazují ústupem plynulé konvexní plochy, směr proudění a srážka dvojice protiběžných zatopených proudů tekutiny v okolím prostředí, tj. mimo kanál.
Na obr. 3b je znázorněn směr proudění v následující části periody, kdy je tekutina nasávána z okolí do ústí a obtéká přitom konvexní plochy.
Příklady provedení vynálezu
Předmět vynálezu, způsob vstupu tekutiny do generátoru hybridního syntetizovaného proudu, prostřednictvím fluidických diod, probíhá tak, že tekutina z okolí se periodicky nasává ústím fluidických diod účinkem změn tlaku tekutiny v nejméně jedné dutině generátoru, na níž jsou obě fluidické diody připojeny svými vývody, přičemž ústí fluidických diod jsou orientována proti sobě a současné nasávání do obou ústí fluidických diod se periodicky střídá se současným zpětným výtokem z obou ústí fluidických diod, kdy se mezi ústími vytváří kolize protisměrných proudů tekutiny.
• c · · *· · · « « · * * • * β β · • · » ♦ ·
f
Podle vynálezu může také být účelný způsob vstupu tekutiny do generátoru hybridního syntetizovaného proudu prostřednictvím fluidických diod probíhající tak, že vývody fluidických diod jsou napojeny na dvě různé dutiny generátoru, ve kterých se periodicky a synchronně se stejnou frekvencí i stejnou fází mění tlak tekutiny a tak probíhá periodicky a synchronně nasávání a vytlačování tekutiny ústími fluidických diod.
Příklad 1
Schéma vstupního ústrojí do generátoru hybridního syntetizovaného proudu pro provádění způsobu podle vynálezu v prvém příkladu provedení je naznačeno na obr. 1 (a^ Toto vstupní ústrojí obsahuje dvojici fluidických diod 5,6, majících tvar kanálů, které propojují okolní
V prostředí s dutinou Ň tělese d generátoru, a které se směrem do této dutiny rozšiřují. Jde o příklad provedený v makroměřítku, kdy příčné rozměry ústí 7, 8 fluidických diod mají rozměry 5 mm. Použitý materiál je plexisklo na těleso generátoru 3_ a mosaz na fluidické diody 5,6. Ústí 7,8 fluidických diod jsou směrována proti sobě. Uvedenými fluidickými diodami 5,6 je periodicky nasávána a vytlačována pracovní tekutina mezi okolním prostředím a dutinou generátoru h Použití dvojice fluidických diod způsobuje rozdělení toku,tekutiny na dvě paralelní větve. Přitom při vytlačování vytéká z každé fluidické diody tekutina do okolního prostředí v podobě zatopeného proudu, přičemž uspořádání dvojice fluidických diod , { ; ústími proti sobě způsobuje vzájemnou srážkď ‘dvojice protiběžných zatopených proudů tekutiny 9|v okolím prostředí, tj. mimo kanál, jak znázorňuje obr. l(b)áTato srážka způsobuje zvýšení tlakové ztráty při výtoku. Přitom je obzvlášť výhodné je-li mezera G mezi ústími > fluidických diod l,5x větší než rozměry ústí 7,8 fluidických diod, neboť to zvyšuje uvedenou tlakovou ztrátu při výtoku. Obr. l(cý, schematicky znázorňuje následující část periody, kdy je tekutina nasávána do dutiny 1_ z okolí.
Příklad 2
Schéma jiného výhodného uspořádání vstupního ústrojí pro provádění způsobu podle tohoto vynálezu je na obr. 2a, 2b a 2c. Podle tohoto příkladu má generátor Tnájdvě dutiny 1,2 ve dvou tělesech 3,4 generátoru a vstupní ústrojí obsahuje dvě vstupní fluidické diody 5,6. Obě mají tvar kanálů, které propojují okolní prostředí s dutinami 1, 2 generátoru v tělesech generátoru 3,4, které se směrem do těchto dutin rozšiřují. Také tento příklad je proveden v makro měřítku, kdy příčné rozměry ústí 7,8 fluidických diod mají rozměry 5 mm. Použitý materiál je plexisklo na tělesa 3, 4 generátoru a mosaz na fluidické diody 5, 6. Ústí 7,8 » · * «
i. · fluidických diod jsou směrována proti sobě, což způsobuje vzájemnou d / srážtot dvojice protiběžných zatopených proudů tekutiny 91 v okolím prostředí, tj. mimo kanál, jak znázorňuje obr. 2a. Tato srážka způsobuje zvýšení tlakové ztráty při výtoku. Přitom je obzvlášť výhodné je-li mezera G mezi ústími fluidických diod l,5x větší než rozměry ústí 7,8 fluidických diod, neboť to zvyšuje uvedenou tlakovou ztrátu při výtoku. Obr. 2b schematicky znázorňuje následující část periody, kdy je tekutina nasávána do dutin 1,2 generátoru z okolí. Obr. 2c ukazuje závislost objemové účinnosti na mezeře G mezi ústími diod, naměřenou při budicí * frekvenci 355 Hz, kdy nejvyšší účinnosti 17£/o je dosaženo pro mezeru G = 7,5 mm, tj. pro 1,5-ti násobek příčného rozměru ústí 7,8 fluidických diod.
Příklad 3
Schéma jiného výhodného uspořádání vstupního ústrojí podle tohoto vynálezu je na obr. 3a a 3b. Podle tohoto příkladu jsou ústí 7,8 fluidických diod opatřeny ústupy 12,13 fluidických diod, které náhle rozšiřují příčné průřezy kanálu fluidických diod 5^6. Na tyto ústupy 12, 13 fluidických diod navazují plynulé konvexní plochy 14,15 fluidických diod, které jsou pokračováním a pevnou součástí fluidických diod 5,6. Každá z těchto plynulých konvexních ploch 14,15 má tvar jedné čtvrtiny povrchu toroidu nebo se od takového tvaru jen mírně odlišuje, přičemž toroid o nějž se zde jedná je prostorový útvar, který vznikne myšlenou rotaci menší kružnice - s malým hlavním průměrem - kolem osy ležící ve stejné rovině jako tato kružnice, takže bod menší kružnice nejvíce vzdálený od této osy se při takové myšlené rotaci pohybuje po velkém hlavním průměru. Toroid je tedy definován svými dvěma hlavními průměry. Malý hlavní průměr toroidu je průměr nejmenší kružnice (tedy rovinné čáry o všude / ' zatl/nco stejném poloměru zakřivení) jakou lze sestrojit na povrchu toroidu, ikdežtoí velký hlavní průměr je naopak průměr největší kružnice jakou na tomto povrchu vůbec lze sestrojit. Samozřejmě se vynález vztahuje i na toroidální povrchy, mající tvar plynulé konvexní plochy 14,15 kdy se namísto kružnic jedná o příbuzné od kružnice se jen málo lišící uzavřené rovinné čáry, jako jsou například elipsy. Tento příklad je proveden v makro měřítku, kdy příčné rozměry ústí fluidických diod 7,8 mají obě rozměry 5 mm. Použitý materiál je libovolný dostatečně mechanicky pevný, například plexisklo na tělesa 3,4 generátoru a mosaz na fluidické diody 5,6. Ústí 7,8 fluidických diod jsou směrována proti sobě, což způsobuje vzájemnou srážku dvojice protiběžných zatopených proudů tekutiny 91 vytvářených v okolím prostředí, tj. mimo kanál, výtokem z fluidických diod, jak znázorňuje obr. 3a. Tato srážka způsobuje zvýšení tlakové ztráty při výtoku. Přitom dvojice protiběžných zatopených proudů tekutiny je formována na hraně ústupu a neobtéká konvexní plochy 14, 15 fluidických diod.
Obr. 3b schematicky znázorňuje následující část periody, kdy je tekutina nasávána z okolí do ústí 7,8 fluidických diod a obtéká přitom konvexní plochy 14, 15 fluidických diod, což snižuje tlakové ztráty při nasávání.
Průmyslová využitelnost > x.<ařízení podle vynálezu j^bvyužitelné zejména pro účely chlazení a/nebo řízení teplotních a proudových polí ve strojírenském, elektrotechnickém, chemickém a biochemickém průmyslu.
Ί · *
# • · · · ♦
« · »
» *
« * · · » 4 » Φ ϊ · 4 · ·
- 11 Seznam vztahových značek:
1,2 - dutiny generátoru
3,4 - tělesa generátoru
5,6 - fluidické diody
7,8 - ústí fluidických diod
- kolize protisměrných proudů
10,11 - vývody fluidických diod
12, 13 - ústupy fluidických diod
14,15 - konvexní plochy fluidických diod G - mezera mezi ústími fluidických diod
Claims (5)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob vstupu tekutiny do generátoru hybridního syntetizovaného proudu, prostřednictvím fluidických diod (5,6), vyznačující se tím, že tekutina z okolí se periodicky nasává ústím (7, 8) fluidických diod změnami tlaku tekutiny v nejméně jedné dutině (1.2) generátoru, na níž jsou obě fluidické diody (5, 6) připojeny vývody (10, 11) fluidických diod, přičemž ústí (7, 8) fluidických diod jsou orientována proti sobě a současné nasávání do obou ústí (7, 8) se střídá periodicky se současným zpětným výtokem z obou ústí (7, 8) fluidických diod, kdy se mezi ústími (7, 8) vytváří kolize (9) protisměrných proudů tekutiny.
- 2. Způsob vstupu tekutiny podle nároku 1, vyznačující se tím, že vývody (10, 11) fluidických diod jsou napojeny na dvě různé dutiny (1,2) generátoru, ve kterých se periodicky a synchronně se stejnou frekvencí i stejnou fází mění tlak tekutiny a tak probíhá periodicky a synchronně nasávání a vytlačování tekutiny ústími (7, 8) fluidických diod.
- 3. Vstupní ústrojí pro provádění způsobu vstupu tekutiny do generátoru hybridního syntetizovaného proudu podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obsahuje dvojici fluidických diod (5,6), které jsou připojeny vývody (10, 11) fluidických diod k jednomu nebo ke dvěma tělesům (3,4) generátoru, přičemž jsou ústí (7,8) fluidických diod namířena proti sobě.
- 4. Vstupní ústrojí podle nároku 3, vyznačující se tím, že délka mezery mezi ústími (7, 8) fluidických diod je větší než příčný rozměr těchto ústí (7, 8).
- 5. Vstupní ústrojí podle nároků 3 nebo 4, vyznačující se tím, že na ústí (7, 8) fluidických diod jsou připojeny ústupem (12, 13) plynulé konvexní plochy (14, 15) mající každá tvar jedné čtvrtiny povrchu toroidu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2012-423A CZ2012423A3 (cs) | 2012-06-22 | 2012-06-22 | Způsob vstupu tekutiny do generátoru hybridního syntetizovaného proudu a vstupní ústrojí pro provádění tohoto způsobu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2012-423A CZ2012423A3 (cs) | 2012-06-22 | 2012-06-22 | Způsob vstupu tekutiny do generátoru hybridního syntetizovaného proudu a vstupní ústrojí pro provádění tohoto způsobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ304219B6 CZ304219B6 (cs) | 2014-01-08 |
| CZ2012423A3 true CZ2012423A3 (cs) | 2014-01-08 |
Family
ID=49877092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2012-423A CZ2012423A3 (cs) | 2012-06-22 | 2012-06-22 | Způsob vstupu tekutiny do generátoru hybridního syntetizovaného proudu a vstupní ústrojí pro provádění tohoto způsobu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2012423A3 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2016125A3 (cs) * | 2016-03-04 | 2017-02-15 | Ăšstav termomechaniky AV ÄŚR, v. v. i. | Způsob a zařízení pro chlazení těles válcového tvaru proudem chladicí tekutiny |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5758823A (en) * | 1995-06-12 | 1998-06-02 | Georgia Tech Research Corporation | Synthetic jet actuator and applications thereof |
| US7527086B2 (en) * | 2004-07-20 | 2009-05-05 | National Taiwan University | Double-acting device for generating synthetic jets |
-
2012
- 2012-06-22 CZ CZ2012-423A patent/CZ2012423A3/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ304219B6 (cs) | 2014-01-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mohammadzadeh et al. | Numerical investigation on the effect of the size and number of stages on the Tesla microvalve efficiency | |
| Muluneh et al. | Hybrid soft-lithography/laser machined microchips for the parallel generation of droplets | |
| Thurgood et al. | A self-sufficient pressure pump using latex balloons for microfluidic applications | |
| Yoon et al. | Active microdroplet merging by hydrodynamic flow control using a pneumatic actuator-assisted pillar structure | |
| JP2020526380A (ja) | マイクロ流体デバイス | |
| Daghighi et al. | Micro-valve using induced-charge electrokinetic motion of Janus particle | |
| CN102428273A (zh) | 微型泵 | |
| CN103154529B (zh) | 一种微流路芯片系列微器件的结构 | |
| Syomin et al. | Features of a working process and characteristics of irrotational centrifugal pumps | |
| Zhang et al. | Performance simulations of Tesla microfluidic valves | |
| Nakahara et al. | A peristaltic micropump using traveling waves on a polymer membrane | |
| CZ2012423A3 (cs) | Způsob vstupu tekutiny do generátoru hybridního syntetizovaného proudu a vstupní ústrojí pro provádění tohoto způsobu | |
| Fu et al. | A magnetic micropump based on ferrofluidic actuation | |
| US10220136B2 (en) | Dosing device and method for operating a dosing device | |
| Bui et al. | A multi-core compound droplet passing through a diffuser channel | |
| Sun et al. | Effects of the half angle on the flow rectification of a microdiffuser | |
| Heng et al. | UV-LIGA microfabrication and test of an AC-type micropump based on the magnetohydrodynamic (MHD) principle | |
| KR20150077056A (ko) | 양방향 마이크로 펌프 | |
| Xu et al. | Three-dimensional flow field simulation of steady flow in the serrated diffusers and nozzles of valveless micro-pumps | |
| Luque et al. | Electroosmotic impulsion device for integration in PCB-MEMS | |
| Le Van et al. | Liquid pumping and mixing by PZT synthetic jet | |
| Barman et al. | Theoretical and numerical investigations of an electroosmotic flow micropump with interdigitated electrodes | |
| Xu et al. | Study on the valveless micropumps with saw-tooth microchannels | |
| He et al. | Experiment and numerical simulation of a valveless piezoelectric micropump applying Coanda effect | |
| Veeresha et al. | Investigation on the performance of valveless pump for microdelivery of the fluid, fabricated using tool-based micromachining setup |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20150622 |