| Titre : | Conception d’un micro-actionneur à aimants permanents pour une application micro-pompe |
| Auteurs : | Ishaq AMRANI, Auteur ; Khaled Bekhouche, Directeur de thèse ; Ahmed Cheriet, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Khider, 2018 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Micro-actionneur,aimants,micro-pompe,sans valves,bidirectionnelle,MVF |
| Résumé : |
RESUME :
Le travail de cette thèse concerne la conception et la fabrication d’une nouvelle micro-pompe bidirectionnelle sans valves. Tout en présentant un état de l’art sur les micro-actionneurs utilisés dans les applications micro-pompes. La micro-pompe proposée dans cette thèse est réalisée à l’aide d’un micro-actionneur électromagnétique à aimants permanents, prévu pour écouler un liquide dans les deux directions sans l’utilisation de valves conventionnelles. Dans cette micro-pompe, le pompage du liquide est produit par un mouvement axial et cyclique de deux disques amagnétiques de fromes particuliers contenant les aimants permanents, dont chaque cycle comporte trois étapes principales contrôlées par les courants d’alimentations de deux bobines. Afin d’identifier la caractéristique dynamique de la micro-pompe, une modélisation électromagnétique a été effectuée par un code de calcul utilisant la méthode MVF. Un premier prototype de cette micro-pompe a été fabriqué. Ses caractéristiques expérimentales telles que la fréquence de travail, le débit d'écoulement et la contre-pression montrent le succès du prototype fabriqué. ABSTRACT : The work of this thesis concerns the design and manufacture of a new bidirectional valveless micro-pump. An overview of the state of the art on micro-actuators used in micro-pumps is presented. The micro-pump proposed in this thesis is carried out using an electromagnetic micro-actuator which contains permanent magnets, intended to flow a liquid in both directions without the use of conventional valves. In this micro-pump, the pumping of the liquid is produced by an axial and cyclic movement of two non-magnetic discs manufactured with a particular form and containing the permanent magnets, each cycle comprises three main stages controlled by the supply currents of two coils. In order to identify the dynamic characteristic of the micro-pump, an electromagnetic modeling was performed by a computer code using the FVM method. A first prototype of this micro-pump has been manufactured. Its experimental characteristics such as the working frequency, the flow rate and the back pressure show the success of the manufactured prototype. |
| Sommaire : |
TABLE DES MATIERES
Liste des Figures...................................................................................................................................... 1 Introduction générale............................................................................................................................... 5 Chapitre I Etat de l’art sur les micro-pompes.................................................................................... 5 I.1 Introduction........................................................................................................................................ 9 I.2 Problématique .................................................................................................................................. 10 I.3 Caractéristiques des micro-pompes.................................................................................................. 10 I.4 Types de micro-valves intégrées dans les micro-pompes ................................................................ 11 I.4.1 Micro-valves passives .............................................................................................................. 12 I.4.2 Micro-valves actives ................................................................................................................. 12 I.4.3 Micro-valves dynamiques ......................................................................................................... 13 I.5 Micro-pompes à inversion ............................................................................................................... 15 I.5.1 Micro-pompes à actionnement piézoélectrique......................................................................... 17 I.5.2 Micro-pompes à actionnement électrostatique.......................................................................... 18 I.5.3 Micro-pompes à actionnement magnétostrictive ...................................................................... 19 I.5.4 Micro-pompes à actionnement électromagnétique ................................................................... 19 I.5.5 Micro-pompes à actionnement thermo-pneumatique................................................................ 20 I.5.6 Micro-pompes à changement de phase ..................................................................................... 21 I.5.7 Micro-pompes bimétallique ...................................................................................................... 21 I.5.8 Micro-pompes à alliage à mémoire de forme ........................................................................... 22 I.5.9 Micro-pompes à alliage à film polymère .................................................................................. 22 I.6 Micro-pompes sans valve................................................................................................................. 23 I.6.1 Micro-pompes péristaltiques..................................................................................................... 23 I.6.2 Micro-pompes rotatifs............................................................................................................... 24 I.7 Micro-pompes dynamiques non mécaniques................................................................................... 25 I.7.1 Micro-pompes électro-hydrodynamiques ................................................................................. 25 I.7.2 Micro-pompes magnétohydrodynamiques................................................................................ 26 I.8 Conclusion ....................................................................................................................................... 26 Chapitre II Modélisation électromagnétique...................................................................................... 9 II.1 Introduction .................................................................................................................................... 29 II.2 Modélisation semi-analytique......................................................................................................... 29 II.3 Modélisation d’une bobine ............................................................................................................. 30 II.4 Modélisation d’un aimant permanent ............................................................................................. 34 II.4.1 Approche colombienne............................................................................................................ 34 II.4.2 Approche ampérienne.............................................................................................................. 34 II. 5 Modélisation numérique ................................................................................................................ 35 II. 6 Equations de Maxwell et lois de comportement............................................................................ 36 II. 7 Modèle magnétostatique ............................................................................................................. 37 II .7.1 Formulation magnétostatique en potentiel vecteur magnétique ............................................. 38 II. 7. 2 Formulation axisymétrique du problème magnétostatique.................................................... 39 II. 8 Méthodes numériques de résolution des équations EDP ............................................................... 41 II. 8.1 Méthode des différences finies ............................................................................................... 41 II.8.2 Méthode des éléments finis ..................................................................................................... 41 II.8.3 Méthode des intégrales de frontières ....................................................................................... 41 II.9 Méthode des volumes finis ............................................................................................................. 42 II.10 Prise en compte de mouvement des parties mobiles.................................................................... 43 II.10.1 Déformation de maillage ....................................................................................................... 43 II.10.2 Bande du mouvement ............................................................................................................ 44 II.10. 3 Surface de glissement ........................................................................................................... 44 II.10.4 Maillage non-conforme ......................................................................................................... 45 II.10.5 Méthode de changement de propriétés physiques ................................................................. 46 II.11 Conclusion.................................................................................................................................... 47 Chapitre III Conception d’un micro-actionneur à aimants permanents ...................................... 32 III.1 Introduction .................................................................................................................................. 49 III.2 Conception du micro-actionneur proposé ..................................................................................... 49 III.2.1 Principe de fonctionnement.................................................................................................... 50 III.3 Modélisation semi-analytique du micro-actionneur...................................................................... 51 III.3.1 Equation mécanique ............................................................................................................... 52 III.3.2 Choix du courant et caractéristiques dynamiques des aimants............................................... 52 III.4 Modélisation numérique du micro-actionneur à noyaux de fer..................................................... 57 III.5 Fabrication du micro-actionneur et validation expérimentale....................................................... 58 III.5.1 Mesure expérimentale de la dynamique des aimants ............................................................. 59 III.5.2 Caractéristique complète de la dynamique du micro-actionneur ........................................... 61 III.6 Conclusion..................................................................................................................................... 62 Chapitre IV LA MICRO-POMPE..................................................................................................... 54 IV.1 Introduction................................................................................................................................... 65 IV.2 Conception de la micro-pompe ..................................................................................................... 65 IV.3 Principe de fonctionnement de la micro-pompe ........................................................................... 67 IV.4 Modélisation de la micro-pompe................................................................................................... 69 IV.4.1 Les pertes de charges fluidiques............................................................................................. 69 IV.4.2 Modèle géométrique............................................................................................................... 71 IV.4.3 Résultats de la modélisation................................................................................................... 72 IV.5 Fabrication et évaluation expérimentale de la micro-pompe ........................................................ 74 IV.5.1 Fabrication de la micro pompe............................................................................................... 74 IV.5.2 Mise en marche de la micro-pompe ....................................................................................... 75 IV.5.3 Résultats expérimentaux ........................................................................................................ 76 IV.6 Conclusion .................................................................................................................................... 80 Conclusion Générale ............................................................................................................................. 82 Références ............................................................................................................................................. 83 |
| Type de document : | Thése doctorat |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0842 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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