第五章 微幫浦塊狀理論分析
6.4 CFD 模擬結果
CFD 模擬在沒有背壓下，各種蠕動相位其流量與壓力隨時間的變化如(圖 6.4(C))至 (圖 6.17(C))。並觀察沒有在出口端施加背壓下，微幫浦高度為二分之一處的剖面圖，其
壓力及流線分佈的情形如(圖 6.27)至(圖 6.33)，以下將對各蠕動相位作探討。其中在(圖 6.27)至(圖 6.33)裡，每一個漸縮/漸擴管上方皆標註在此 timestep 下，漸縮/漸擴管內流場 的雷諾數值。雷諾數(Re)的定義為：
Re ρVD
= μ (6.3) 上式中，ρ、μ 分別為水的密度及黏滯係數。D 為特徵長度，擷取漸縮/漸擴管的任意截 面。V 為其任意截面所對應的速度值。此處計算的雷諾數為整個微幫浦的區域流場，而 非半個對稱形的微幫浦。
二腔順向三相位：由(圖 6.27)及(圖 1.7(A))可發現在 1/6 週期時，第一個腔體處於排 水模式，當流體欲從腔體流出時因幾何形狀變化劇烈，而在腔體內部產生渦流。第
二個腔體是在吸水的模式，因流向為漸縮管方向，故渦流產生在腔體內部。在 3/6
週期時，第一個腔體的薄膜沒有變化，但第二個腔體的薄膜下降，使第二個腔體為 排水模式，當第二個腔體內的流體流向第一個腔體時，因受到第一個腔體的阻力，
所以有回流產生。在5/6 週期時，第一個腔體的薄膜向上升起為吸水模式，但第二
個腔體的薄膜沒有變化，由右側流向第一個腔體的阻力增加，因而在第一個腔體右 側有回流的現象。
二腔逆向三相位：其流體流動方向恰與順向三相位的形式相反，由(圖 6.28)及(圖 1.7(B))得知，1/6 週期時第二個腔體為排水模式，因而在與第二個連接的出口端及 第一個腔體的右側有渦流產生。3/6 週期時第二個腔體因薄膜上升為吸水模式，但
第一個腔體無變化，故在第一個腔體左側因阻力而有回流產生。同樣的在5/6 時，
第一個腔體為排水模式，第二個腔體無變動，所以在第二個腔體左側因阻力有回流 產生。
二腔四相位：(圖 6.29)及(圖 1.7(C))得知，1/8 週期時入口端右側有渦流出現。3/8 週期時同樣因第一個腔體無變動而有阻力，及幾何形狀變化的關係，而在第二個腔 體的左側有回流的現象。5/8 週期時第一個腔體為吸水模式，但因第二個腔體無變 動而產生阻力，使得在第一個腔體右側有明顯的渦流產生。7/8 週期時第二個腔體
為吸水模式，第一個腔體因體積沒有變化，而有阻力產生，故第一個腔體的左側及 右側皆有回流產生。
三腔順向三相位：由(圖 6.30)及(圖 1.8(A))可知，1/6 週期時第一個腔體為吸水模式，
但因第二個腔體的體積沒有變化而有阻力，因此渦流易產生在第二個腔體的內部，
及靠近第二個腔體的第一腔體右側及第三腔體左側。3/6 週期時同樣因阻力關係，
在沒有體積變化的第三個腔體有明顯的回流，而第一個腔體在排水模式時，因幾合 外形變化的關係在右側有回流產生。5/6 週期時因剛好處於第二個腔體排水及第三 個腔體吸水的狀態，故第二腔體連接第三腔體處其流場平穩，其餘的地方皆有渦流 發生。
三腔逆向三相位：(圖 6.31)及(圖 1.8(B))可發現，在 1/6 週期時流體流出漸縮/漸擴管 都有渦流的產生。3/6 週期的地方因第三個腔體的體積沒有變化而有阻力，因此渦
流發生在第三個腔體內部，且壓力變化也較為劇烈。在5/6 週期可看出第一個腔體
及第二個腔體內部的壓力較為接近，但第二個腔體與第三個腔體間的壓力變動較 大，故在其附近的地方有明顯的渦流。
三腔四相位：由(圖 6.32)及(圖 1.8(C))可看出在 1/8 週期時，第一個腔體為吸水模式，
但左側流進的流量明顯大於右側，因此在腔體右側有較大的回流。同樣的在3/8 週
期時，第二個腔體為吸水模式，左側的流量大於右側，因而在第二腔體的右側有明 顯的回流現象。5/8 週期時第一個腔體及第三個腔體分別為進水及排水模式，在其 腔軆內部有明顯的渦流。7/8 週期時只有第二個腔體的薄膜有作動為排水模式，故 流體流出第二個腔體後因阻力而產生明顯的回流現象。
三腔六相位：由(圖 6.33)及(圖 1.8(D))得知，1/12 週期時只有第一個腔體的薄膜有振
動，因此在第二個及第三個腔體的內部因阻力的關係亦有回流發生。3/12 週期時只
有第二個腔體的薄膜上升為吸水模式，在其腔體內部有回流，其餘腔體因內部阻力 亦有回流的現象。5/12 週期時第一個腔體為排水模式，故回流產生在入口端及第二 個腔體的左側。7/12 週期時第三個腔體為吸水模式，故在第一及第二個沒有作動的
腔體內部有明顯的回流現象。9/12 週期時只有第二個腔體中的薄膜往下降為排水模
式，故在第一及第三個腔體內部因阻力關係而有回流。11/12 週期時第三個腔體為 排水模式，因此在另外兩個沒有作動的腔體內部有回流的現象，尤其第一個腔體內 部的回流最為明顯。