GENERATOR. Jean-François MANCEAU université de technologie Belfort-Montbéliard

Transcription

1 TILTED MICRO AIR JET GENERATOR Jean-François MANCEAU GDR Flow separation Control December 2010

2 OUTLINE INTRODUCTION TILTED MICROJETS MICROACTUATORS APPLICATIONS CONCLUSION 2

3 Introduction Structure of a distributed MEMS Elementary Cell Sensor, Actuator, Electronics (control, communication) Array of cells Shared task Actuator Sensor Electronics Connection 3

4 Introduction Application of tilted micro jets FLOW CONTROL MICROMANIPULATION 4

5 TILTED MICROJETS

6 Tilted Micro-jet Vertical/ Horizontal Inclined Hole orientable orifice «STEP» Structure 6

7 «STEP» Structure Simulation éjection Angle β P 100 µm z x theo =arctan(x/z) 7

8 «STEP» Structure Micro-fabrication 8

9 «STEP» Structure PIV Measurements size Pressure P=008MPa P=012MPa P=016MPa P=020MPa P=024MPa 0,08 0,12 0,16 0,20 0,24 Angle ( ) ,1 0,2 0,3 Pressure (MPa) max speed (m/s) 0 0,1 0,2 0,3 Pressure (Mpa) 9

10 «STEP» Structure Angle change? 10

11 ARRAY OF MICROJETS

12 4 Ways Cell Cellule élémentaire 12

13 4D Microjet Array Choix d architecture Common ramp (4 Ways = 4 alim) Dimensionnement : Array 16x16 Encombrement : ~1,5 cm² Cellule élémentaire Encombrement : 500x500 µm² Espace inter-ce : ~1.5 mm

14 4D Microjet Array

15 4D Microjet Array Micro-fabrication 15

16 4D Microjet Array 16

17 4D Microjet Array PIV Angle ( ) p pressure P = 0,30 0,24 MPa 0,08 0,12 0,16 0, ,05 0,15 0,25 Pressure (Mpa) Speed max (m/s) ,05 βthéo = 49 0,15 0,25 Pressure (Mpa) 17

18 4D Microjet Array Aspiration Propulsion «Coussin d air» Micro-manipulation Flow control 18

19 MICROACTUATORS

20 Microactuators Array of 2 Directions MicroJet actuator Vue face avant Jets d Air Partie fixe Orifice Partie mobile Flexions et Poutres Suspendues Vue face arrière Orifice Micro- Valve Mobile Masse & Stopeur V Tension Appliquée Electrode Fixe Electrode Mobile

21 Microactuators Principle (from LIMS)

22 Microactuators objectif : Réalisation de matrice d actionneurs individuels Bonnes Caractéristiques Commande électrique individuelle des microactionneurs. Chaque micro-actionneur est commandé par 3 électrodes. Alimentation distribuée en air. m ligne es n colonnes + -

23 Microactuators Vue face avant Vue face arrière

24 Microactuators Dispositif réalisé à MIMENTO Vue face avant Vue face arrière

25 Microactuators Dispositif réalisé à MIMENTO Vue face avant Vue face arrière

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31 APPLICATIONS

32 Micromanipulation

33 Micromanipulation Micro-convoyer Déplacement A B Positionnement Tri selon différents critères (forme, couleur, taille, etc.) 1 cm à 5 cm A B Déplacement Positionnement Tri 33

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36 Flow Control Basic Experiment 36

37 Flow 1m/s 37

38 Ext Flow 1m/s 1bar 38

39 Flow 13m/s 2Bar 39

40 CONCLUSION

41 Conclusions Tilted Microjets Ejection angle 10 < β < 40 Output speed Umax 150 m/s 4 microjets Cell 4 outputs Array of Microjets Group of jets Single Jet control Micro-manipulation Movement of various objects observed Effect on flow Deviation of flow 41

42 FUTURE WORK

43 Measurements and improvements At microscale With and without external Flow With experts on Flow Control Car, Wing, other? Packaging Pneumatic and electrical connections Integrate Sensors!!!! 43

44 Rotating Jet Cellule élémentaire 4 buses d éjections 4 canaux d alimentation P1, P2, P3, P4 4microvalves micro-valves 4 micro-actionneurs Pressu ure Modulation pression d alimentation Time (s) P1 P2 P3 P4 44

45 Thank you People Reda Yahiaoui Julien Malapert Rabah Zeggari Guillaume Laurent Nadine Piat Questions? Yannick Bailly Laurent Girardot MIMENTO ANR Smarsurface