پیش‌بینی عملکرد نانوسامانه‌های الکتریکی- مکانیکی

محققان دانشگاه صنعتی شریف، با حل عددیمحققان دانشگاه صنعتی شریف، با حل عددی جریان و انتقال حرارت درون میکرو و نانومجاری کوتاه، به راه‌کاری مفید برای پیش‌بینی عملکرد میکرو و نانوتجهیزات، دست یافتند.

با گسترش روزافزون سرعت پردازش و حجم حافظۀ رایانه‌ها، شبیه‌سازی‌های عددی، جایگاه ویژه‌ای در صنایع گوناگون بدست آورده‌اند. امروزه مدل‌سازی عددی توانسته بسیاری از هزینه‌های انجام آزمایش‌های تجربی را در صنایع مختلف کاهش دهد. انجام آزمایش و اندازه‌گیری در ابعاد میکرو و نانو علاوه‌بر داشتن هزینه‌های هنگفت، در اغلب موارد غیر ممکن است. حل عددی جریان و انتقال حرارت در ابعاد ریز، راه‌کاری مفید برای پیش‌بینی عملکرد میکرو و نانوتجهیزات در شرایط دست‌نیافتنی در سطح آزمایشگاهی خواهد بود.

 دکتر شیدوَش وکیلی‌پور، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، در مورد میکرو و نانومجرا‌های کوتاه گفت: «میکرو و نانومجرا‌های کوتاه از جمله تجهیزاتی هستند که به وفور در میکرو و نانوسامانه‌های الکتریکی- مکانیکی به کار برده می‌شوند. هم‌چنین به دلیل طول کوتاه این تجهیزات، نواحیِ در حال توسعه سرعت و دما در نزدیکی دهانه ورودی، در عملکرد و بازده هیدرولیکی و حرارتی میکرو و نانومجرا‌های کوتاه، نقشی اساسی دارند. از این رو، حل صحیح عددی میدان‌های سرعت و دما در این نواحی برای پیش‌بینی عملکرد میکرو و نانومجراهای کوتاه لازم است».

 دکتری مهندسی هوافضای دانشگاه صنعتی شریف در ادامه افزود: «هدف اصلی پژوهش حاضر، بدست آوردن نوعی شرط مرزی ورودی برای حل عددی میدان‌های سرعت و دما با دقت مناسب درون میکرو و نانومجرا‌های کوتاه، به‌خصوص در نواحی در حال توسعه، است».

گفتنی است، روش عددی که در این پژوهش استفاده شده، از مزایای هر دو روش اجزای محدود و حجم محدود به خوبی بهره می‌گیرد. از این رو، به کمک توانمندی روش عددی حاضر و با استفاده از روش بقایی، جریان ورودی درون مجرا از دور دست مدل‌سازی می‌گردد.

بدین ترتیب، نواحی در حال توسعه سرعتی و دمایی، تحت اثر شرایط صحیح‌تر به وجود آمده در مقطع ورودی مجرا (از نقطه نظر فیزیکی) با صحت بیشتری حل عددی می‌گردند. نتایج اﯾن پژوهش می‌تواند در طراحی و بهینه‌سازی میکرو و نانوتجهیزات پزشکی ومهندسی که از عبور سیال، درون مجاری استفاده می‌کنند، مؤثر واقع شود.

جزئیات این پژوهش که به‌عنوان بخشی از پایان‌نامه دکتری شیدوَش وکیلی‌پور و با همکاری دکتر مسعود دربندی انجام شده، در مجله Journal of Heat Transfer (ASME) (جلد ۱۳۱، صفحات ۰۴۴۵۰۵-۰۴۴۵۰۱، سال ۲۰۰۹) منتشر شده است