上海析模科技有限公司---FLOW-3D中國指定代理

作者： Christopher N. Delametter , KODAK

報告重點(diǎn)
1） 噴墨制程之模擬分析概論
2） 薄膜結(jié)構(gòu)與相鄰流體之間的熱分析細(xì)節(jié)設(shè)定
3）均勻熱氣泡模型的詳細(xì)結(jié)果說明
4） 噴嘴設(shè)計的驗(yàn)證（包含了 chamber structure, reservoir, 以及 nozzle)
5）液滴生成模擬
6） 結(jié)論
一 噴墨制程的模擬分析
1.研究分析軟件采用 FLOW-3D 商業(yè)版本。
2.分析時采用簡化的軸對稱流體模型仿真典型的熱氣泡噴墨制程機(jī)構(gòu)
3.在 0~1μs 之間，施加能量于位在流體下方的薄膜堆棧電阻加熱機(jī)構(gòu)。
4.大約在 1 μs 時，與加熱機(jī)構(gòu)相鄰的流體達(dá)到過熱溫度限制，并且開始形成氣泡。
5.氣泡迅速膨脹，驅(qū)動流體通過相鄰的孔洞，噴出液滴。
6.氣泡繼續(xù)擴(kuò)大，當(dāng)薄膜層不足以支撐氣泡形成時，氣泡就會破裂。
Fig1. 噴墨過程的模擬 (FLOW-3D)

二 . 薄膜結(jié)構(gòu)與相鄰流體之間的熱分析細(xì)節(jié)設(shè)定

三 . 均勻熱氣泡模型的特征
? 當(dāng)氣泡開始形成時，流固界面溫度達(dá)到預(yù)定的過熱溫度限制 。
? 假設(shè)氣泡為均勻的，并且為理想氣體 (equation-of-state) ，可由 Clapeyron 方程式描述的相變化飽和壓力 加以說明。通過流體 / 蒸汽邊界的質(zhì)量流率可由動量定律求解而得。




四 . 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
Fig3. Open Pool 實(shí)驗(yàn)（ 2003 年完成 , 感謝 Dr. David Trauernicht 提供此實(shí)驗(yàn)照片 ）

Fig4. Open Pool 模擬（ FLOW-3D ）


Ejector 設(shè)計的考慮重點(diǎn)


輸出特征：
1) Drop Volume and Velocity
2) Drop Quality
3) Maximum Firing Frequency
關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)：
1) Chamber Height
2) Nozzle Plate Thickness
3) Nozzle Shape
4) Reservoir Impedance
5) Heater Size

五 . 液滴生成模擬

之前的模擬與結(jié)果對照（ circa 2002, 分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)比對相當(dāng)合理）

感謝 Dr. David Trauernicht 提供此實(shí)驗(yàn)照片
六 . 結(jié)論
1) FLOW-3D 提供柯達(dá) (Kodak) 相當(dāng)完善的技術(shù)支持以及相關(guān)的研究協(xié)助，并且能夠在有限的時間內(nèi)提供相 當(dāng)可靠的研究數(shù)據(jù)。
2) FLOW-3D 的 VOF 技術(shù)證明了分析預(yù)測的模擬結(jié)果與真正的實(shí)驗(yàn)相比非常吻合。