کنفرانس COMSOL 2013 روتردام نکات کلیدی در کاربردهای چندفیزیکی

کنفرانس COMSOL 2013 روتردام پرحضور و بسیار آموزنده بود. نکات کلیدی نقطه اوج این رویداد بودند و نمونه‌های عالی از کاربردهای چندفیزیکی بودند. پیچیدگی کار مدل‌سازی ارائه شده توسط آلوین ورشورن از آزمایشگاه‌های تحقیقاتی فیلیپس در آیندهوون، هلند، و هولگر ارنست و کریستین شرودر از mieletec FH Bielefeld، آلمان، واقعاً دیدنی بود و همه شرکت‌کنندگان را شیفته خود نگه داشت.

پمپاژ میکرو قطرات با استفاده از آکوستیک در دستگاه های ریوی

این غیرعادی به نظر می رسد که می توانید از خواص آکوستیک برای ایجاد و سپس پمپاژ ریز قطرات برای جذب در ریه های انسان از طریق دستگاه های ریوی استفاده کنید. با این حال، این دقیقاً همان نوع فناوری است که آزمایشگاه تحقیقاتی فیلیپس در حال توسعه است. با استفاده از یک دستگاه پیزوالکتریک، تشدید صوتی در سیال در یک حفره ایجاد می شود که به نوبه خود باعث ارتعاش یک شبکه می شود. سوراخ‌های این توری به‌عنوان نازل‌های کوچک عمل می‌کنند و اختلاف فشار ناشی از ارتعاش این توری باعث می‌شود تا میلیاردها قطره کوچک مایع در فواصل زمانی معین توسط توری ایجاد و رها شوند.

راه‌اندازی مدل‌های نبولایزر که در آن مواد پیزوالکتریک امواج فشار صوتی را در حفره القا می‌کند، که مش را به لرزه در می‌آورد و غبار ریز قطرات ایجاد می‌کند. تصویر: Alwin Verschueren، آزمایشگاه تحقیقاتی فیلیپس در آیندهوون، هلند.

فیلیپس از این فرآیند برای ایجاد غبار از داروها برای جذب از طریق ریه های انسان در دستگاه های ریوی موسوم به نبولایزر استفاده می کند. در حالی که دارورسانی ریوی کم و بیش مترادف با درمان بیماری های ریوی است، در تجویز دارو برای سایر بیماری ها نیز به سرعت محبوب می شود. این به این دلیل است که جذب در جریان خون در استفاده از داروهای آن برای مبارزه با بیماری مورد نظر سریع است و استفاده از آن نیز بسیار راحت است. حتی درمان‌های رایج سردرد را می‌توان به این روش انجام داد، جایی که دستگاه‌های ریوی نسبت به قرص‌ها برتری دارند، که در توانایی جذب آن‌ها از طریق معده متفاوت است و عملکرد آنها بسیار کند است.

آلوین ورشورن، آزمایشگاه تحقیقاتی فیلیپس در آیندهوون، هلند.

معیاری که آلوین و تیمش باید به آن دست پیدا می‌کردند طراحی نبولایزر بود که بتواند در هر ثانیه یک میلیارد از این قطرات را در محدوده اندازه 4 میکرومتر ایجاد و رها کند. برای انجام این کار، آنها خواص پیزوآکوستیک محرک پیزوالکتریک خود، برهمکنش آکوستیک-ساختاری بین سیال حفره و مش، و جریان میکروسیال مویرگی و آزاد قطرات در حال حرکت در هوا را مدل‌سازی کردند. واقعا چیزهای شگفت انگیز من شما را تشویق می‌کنم وقتی همه نکات کلیدی و مقالات فنی کنفرانس COMSOL 2013 را فقط چند هفته دیگر منتشر می‌کنیم، مراقب ارائه او باشید.

قابلمه و تابه هایی که می خوانند و می رقصند

ارائه اصلی دیگر نیز در مدل سازی که انجام شد بسیار جالب و پیچیده بود. در حالی که در ابتدا از COMSOL برای مدل‌سازی ویژگی‌های گرمایش القایی اجاق‌های القایی Miele® استفاده می‌کرد، mieletec FH Bielefeld سپس می‌خواست بررسی کند که چرا برخی از فعل و انفعالات فیزیک گاهی اوقات باعث می‌شود که قابلمه‌ها و ماهیتابه‌ها شروع به آواز خواندن و رقصیدن روی این اجاق‌ها کنند. شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که حرکت توسط ارتعاشات مغناطیسی ایجاد شده توسط مغناطیسی و نیروهای لورنتس ایجاد می‌شود.

تجزیه و تحلیل فرکانس ویژه ارتعاشات ناشی از مغناطیسی یک تابه روی یک اجاق گاز القایی. ارائه تصویر: کریستین شرودر، mieletec FH Bielefeld، آلمان.

Mieletec FH Bielefeld یک آزمایشگاه تحقیقاتی مشترک بین دانشگاه علوم کاربردی، Bielefeld، و Miele & Cie. KG است. من قبلاً در مورد مدل‌سازی آنها از خواص گرمایش القایی صفحه‌های اجاق گازشان در یک داستان کاربر خبری COMSOL خوانده بودم، اما خوب بود که دیدم کار آنها روی تابه‌های آواز و رقص نیز به ثمر نشسته است. این بخش از تحقیقات آنها به خوبی در ارائه آنها توضیح داده شده است، و یک بار دیگر، من شما را تشویق می کنم که هنگام انتشار نکات کلیدی و مقالات فنی کنفرانس COMSOL 2013 به آن توجه کنید. سال آینده، ایستگاه اروپایی کنفرانس COMSOL در بریتانیا میزبانی خواهد شد. امیدوارم آنجا ببینمت!

کریستین شرودر، mieletec FH Bielefeld، آلمان.	هولگر ارنست، mieletec FH Bielefeld، آلمان.

 

Miele یک علامت تجاری ثبت شده Miele & Cie. KG است.