应用FLOW-3D于喷墨制程的热传/流体分析
作者:Christopher N. Delametter, KODAK
报告摘要
1）喷墨制程之模拟分析概论
2）薄膜结构与相邻流体之间的热分析细节设定
3）均匀热气泡模型的详细结果说明
4）喷嘴设计的验证（包含了 chamber structure, reservoir, 以及 nozzle)
5）液滴生成模拟
6）结论
喷墨制程的模拟分析
- 研究分析软件采用FLOW-3D商业版本。
- 分析时采用简化的轴对称流体模型仿真典型的热气泡喷墨制程机构
- 在 0~1μs 之间，施加能量于位在流体下方的薄膜堆栈电阻加热机构。
- 大约在 1 μs 时，与加热机构相邻的流体达到过热温度限制，并且开始形成气泡。
- 气泡迅速膨胀，驱动流体通过相邻的孔洞，喷出液滴。
- 气泡继续扩大，当薄膜层不足以支撑气泡形成时，气泡就会破裂。
薄膜结构与相邻流体之间的热分析细节设定
均匀热气泡模型的特征
当气泡开始形成时，流固界面温度达到预定的过热温度限制 。
假设气泡为均匀的，并且为理想气体 (equation-of-state) ,可由Clapeyron方程式描述的相变化饱和压力加以说明。
通过流体/蒸汽边界的质量流率可由动量定律求解而得。
应用FLOW-3D于喷墨制程的热传/流体分析
Open Pool 实验（2003 年完成,感谢Dr.David Trauernicht提供此实验照片
Open Pool模拟（FLOW-3D)
Ejector设计的考虑重点
输出特征：
- Drop Volume and Velocity
- Drop Quality
- Maximum Firing Frequency
关键设计参数：
- Chamber Height
- Nozzle Plate Thickness
- Nozzle Shape
- Reservoir Impedance
- Heater Size
液滴生成模拟
之前的模拟与结果对照（circa 2002,分析结果与实验比对相当合理）
感谢Dr.David Trauernicht提供此实验照片
结论
- FLOW-3D提供柯达 (Kodak)相当完善的技术支持以及相关的研究协助，并且能够在有限的时间内提供相当可靠的研究数据。
- FLOW-3D的VOF技术证明了分析预测的模拟结果与真正的实验相比非常吻合。
