ฟลูอิดิกส์หรือตรรกะเชิงฟลูอิดิกส์คือการใช้ของเหลวในการดำเนิน การ แบบอนาล็อกหรือดิจิทัลในลักษณะเดียวกับการดำเนินการด้วยอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์

พื้นฐานทางกายภาพของฟลูอิดิกส์คือนิวแมติกส์และไฮดรอลิกส์โดยอาศัยพื้นฐานทางทฤษฎีของพลศาสตร์ของไหลคำว่าฟลูอิดิกส์มักใช้กับอุปกรณ์ที่ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ดังนั้นชิ้นส่วนไฮดรอลิกทั่วไป เช่นกระบอกไฮดรอลิกและวาล์วสปูล จึงไม่ถือว่าเป็นอุปกรณ์ฟลูอิดิกส์

ลำของเหลวสามารถถูกเบี่ยงเบนได้โดยลำของเหลวที่อ่อนกว่าซึ่งพุ่งเข้าชนด้านข้าง ปรากฏการณ์นี้ทำให้ เกิด การขยายสัญญาณแบบไม่เชิงเส้น คล้ายกับทรานซิสเตอร์ที่ใช้ในวงจรดิจิทัลอิเล็กทรอนิกส์ โดยส่วนใหญ่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่วงจรดิจิทัลอิเล็กทรอนิกส์ไม่น่าเชื่อถือ เช่น ในระบบที่สัมผัสกับการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าหรือรังสีไอออนไนซ์ใน ระดับสูง

ระบบของไหลสามารถลดขนาดลงได้จนเล็กมากไมโครฟลูอิดิกส์ซึ่งเกิดขึ้นในทศวรรษ 1980 ทำงานกับปริมาตรของไหล ตั้งแต่ ^10⁻⁹ถึง 10⁻¹⁸ ^ลิตรและขนาดของช่องทางตั้งแต่สิบถึงหลายร้อยไมโครเมตรตัวอย่างของเทคโนโลยีดังกล่าวคือห้องปฏิบัติการบนชิปที่ ผลิตในปริมาณมาก นาโนเทคโนโลยีรวมถึงฟลูอิดิกส์เป็นหนึ่งในเครื่องมือของมัน ที่ขนาดดังกล่าว ผลกระทบต่างๆ เช่น แรงที่พื้นผิวของไหลกับของแข็งและของไหลกับของไหล มักมีความสำคัญอย่างมาก

นอกจากนี้ ยังมีการนำหลักการของไหลมาประยุกต์ใช้ในด้านทางทหารด้วย

ในปี ค.ศ. 1920 นิโคลา เทสลาได้จดสิทธิบัตรท่อวาล์วหรือวาล์วเทสลาซึ่งทำงานเป็นไดโอด ของไหล มันเป็นไดโอดรั่ว กล่าวคือ การไหลย้อนกลับจะไม่เป็นศูนย์สำหรับความแตกต่างของแรงดันที่ใช้ใดๆ วาล์วของเทสลายังมีการตอบสนองแบบไม่เชิงเส้น เนื่องจากความเป็นไดโอดของมันขึ้นอยู่กับความถี่ มันสามารถใช้ในวงจรของไหล เช่น ตัวเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น เพื่อแปลงกระแสสลับเป็นกระแสตรง^{[ 1 ]} ในปี ค.ศ. 1957 บิลลี่ เอ็ม. ฮอร์ตัน จากห้องปฏิบัติการแฮร์รี่ ไดมอนด์ (ซึ่งต่อมากลายเป็นส่วนหนึ่งของห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพบกสหรัฐฯ ) เป็นคนแรกที่คิดค้นแนวคิดเกี่ยวกับเครื่องขยายสัญญาณของไหลเมื่อเขาตระหนักว่าเขาสามารถเปลี่ยนทิศทางของก๊าซไอเสียโดยใช้เบลโลว์ขนาด เล็ก ^{[ 2 ]}เขาเสนอทฤษฎีเกี่ยวกับการปฏิสัมพันธ์ของกระแส โดยระบุว่าสามารถขยายสัญญาณได้โดยการเบี่ยงเบนกระแสของไหลด้วยกระแสของไหลที่แตกต่างกัน ในปี พ.ศ. 2492 ฮอร์ตันและเพื่อนร่วมงานของเขา ดร. อาร์.อี. โบว์ลส์ และเรย์ วอร์เรน ได้สร้างเครื่องขยายกระแสน้ำวนที่ใช้งานได้จริงขึ้นมาหลายเครื่องจากสบู่ ลินoleum และไม้^{[ 3 ]}ผลงานที่ตีพิมพ์ของพวกเขาดึงดูดความสนใจจากอุตสาหกรรมหลักหลายแห่ง และก่อให้เกิดความสนใจอย่างมากในการประยุกต์ใช้ฟลูอิดิกส์ (ซึ่งในขณะนั้นเรียกว่าการขยายฟลูอิดิกส์) กับระบบควบคุมที่ซับซ้อน ซึ่งดำเนินต่อไปตลอดช่วงทศวรรษ พ.ศ. 2503 ^{[ 4 ] [ 5 ]}ฮอร์ตันได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้พัฒนาอุปกรณ์ควบคุมเครื่องขยายฟลูอิดิกส์เครื่องแรกและเป็นผู้ริเริ่มสาขาฟลูอิดิกส์^{[ 6 ]}ในปี พ.ศ. 2504 ฮอร์ตัน วอร์เรน และโบว์ลส์ เป็นหนึ่งใน 27 ผู้รับรางวัล Army Research and Development Achievement Award ครั้งแรกสำหรับการพัฒนาอุปกรณ์ควบคุมเครื่องขยายฟลูอิดิกส์^{[ 7 ]}

สามารถสร้าง เกตตรรกะที่ใช้น้ำแทนไฟฟ้าในการขับเคลื่อนฟังก์ชันเกตได้ เกตเหล่านี้ต้องอาศัยการวางตำแหน่งในทิศทางเดียวเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง เกต OR เป็นเพียงการรวมท่อสองท่อเข้าด้วยกัน และเกต NOT (อินเวอร์เตอร์) ประกอบด้วย "A" ที่เบี่ยงเบนกระแสจ่ายเพื่อสร้าง Ā เกต AND และ XOR ถูกวาดไว้ในแผนภาพ อินเวอร์เตอร์ยังสามารถนำไปใช้กับเกต XOR ได้เช่นกัน เนื่องจาก A XOR 1 = Ā ^{[ 8 ]}

ตรรกะของไหลอีกประเภทหนึ่งคือตรรกะฟองสบู่เกตตรรกะฟองสบู่จะรักษาจำนวนบิตที่เข้าและออกจากอุปกรณ์ เนื่องจากไม่มีการสร้างหรือทำลายฟองสบู่ในการดำเนินการทางตรรกะ ซึ่งคล้ายคลึงกับเกตคอมพิวเตอร์ลูกบิลเลียด^{[ 9 ]}

ในเครื่องขยายสัญญาณแบบใช้ของเหลว ของเหลวซึ่งอาจเป็นอากาศ น้ำ หรือของเหลวไฮดรอลิกจะไหลเข้าทางด้านล่าง แรงดันที่ใช้กับพอร์ตควบคุม C1 _หรือ C2 _จะเบี่ยงเบนกระแส ทำให้ไหลออกทางพอร์ต O1 _หรือ O2 _{กระแส}ที่ไหลเข้าพอร์ตควบคุมอาจอ่อนกว่ากระแสที่ถูกเบี่ยงเบนมาก ดังนั้นอุปกรณ์จึงมีอัตรา ขยาย

อุปกรณ์พื้นฐานนี้สามารถใช้สร้างองค์ประกอบตรรกะของไหลอื่นๆ และออสซิลเลเตอร์ของไหลที่สามารถใช้ในลักษณะเดียวกับฟลิปฟลอปได้ [ ^{10 ] ดังนั้น}จึงสามารถสร้างระบบตรรกะดิจิทัลแบบง่ายๆ ได้

โดยทั่วไปแล้ว แอมพลิฟายเออร์แบบใช้ของเหลวจะมีแบนด์วิดท์อยู่ในช่วง กิโลเฮิร์ตซ์ต่ำดังนั้นระบบที่สร้างจากแอมพลิฟายเออร์ประเภทนี้จึงค่อนข้างช้าเมื่อเทียบกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ไตรโอดของเหลวซึ่งเป็น อุปกรณ์ ขยายสัญญาณที่ใช้ของเหลวในการส่งสัญญาณได้รับการประดิษฐ์ขึ้น เช่นเดียวกับไดโอดของเหลว ออสซิลเลเตอร์ของเหลว และ "วงจร" ไฮดรอลิกหลากหลายชนิด รวมถึงวงจรที่ไม่มีคู่เทียบทางอิเล็กทรอนิกส์^{[ 11 ]}

คอมพิวเตอร์MONIAC ​​ที่สร้างขึ้นในปี 1949 เป็น คอมพิวเตอร์อนาล็อกที่ใช้ของเหลวเป็นพื้นฐานใช้สำหรับการสอนหลักการทางเศรษฐศาสตร์ เนื่องจากสามารถจำลองสถานการณ์ที่ซับซ้อนซึ่งคอมพิวเตอร์ดิจิทัลในขณะนั้นทำไม่ได้ มีการสร้างและซื้อไปโดยธุรกิจและสถาบันการศึกษาประมาณ 12-14 เครื่อง

คอมพิวเตอร์ FLODAC ถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2507 เพื่อเป็นต้นแบบของคอมพิวเตอร์ดิจิทัลแบบ ใช้ของเหลว ^{[ 12 ]}

ส่วนประกอบของไหลปรากฏอยู่ในระบบไฮดรอลิกและนิวแมติกบางระบบ รวมถึงระบบเกียร์อัตโนมัติ ในรถยนต์บางรุ่น เนื่องจากตรรกะดิจิทัล อิเล็กทรอนิกส์ ได้รับการยอมรับมากขึ้นในการควบคุมทางอุตสาหกรรม บทบาทของส่วนประกอบของไหลในการควบคุมทางอุตสาหกรรมจึงลดลง

ในตลาดผู้บริโภค ผลิตภัณฑ์ที่ควบคุมด้วยของเหลวกำลังได้รับความนิยมและแพร่หลายมากขึ้น โดยติดตั้งในสินค้าหลากหลายประเภท ตั้งแต่ปืนฉีดน้ำของเล่นไปจนถึงหัวฝักบัวและหัวฉีดน้ำในอ่างน้ำร้อน ซึ่งทั้งหมดนี้ให้กระแสลมหรือน้ำที่สั่นหรือเป็นจังหวะ นอกจากนี้ยังมีการวิจัยเกี่ยว กับสิ่งทอที่ใช้ตรรกะสำหรับการใช้งานใน เทคโนโลยีสวมใส่ได้ อีกด้วย ^{[ 13 ]}

ตรรกะของไหลสามารถใช้สร้างวาล์วที่ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ได้ เช่น ในเครื่องดมยาสลบ บาง เครื่อง^{[ 14 ]}

ออสซิลเลเตอร์ของไหลถูกนำมาใช้ในการออกแบบ เครื่องช่วยหายใจฉุกเฉิน แบบพิมพ์ 3 มิติ ที่ทำงานด้วยแรงดัน สำหรับ การระบาด ของCOVID-19 ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

เครื่องขยายสัญญาณของเหลวใช้ในการสร้างคลื่นอัลตราซาวนด์สำหรับการทดสอบแบบไม่ทำลายโดยการสลับอากาศที่มีแรงดันจากช่องทางออกหนึ่งไปยังอีกช่องทางหนึ่งอย่างรวดเร็ว^{[ 18 ]}

ระบบขยายเสียงแบบของเหลวได้รับการสาธิตในธรรมศาลา ซึ่งไม่สามารถใช้ระบบขยายเสียงอิเล็กทรอนิกส์แบบปกติได้ด้วยเหตุผลทางศาสนา^{[ 19 ] [ 20 ]}

การฉีดของเหลวกำลังอยู่ระหว่างการวิจัยเพื่อใช้ในเครื่องบินในการควบคุมทิศทางในสองวิธี ได้แก่การควบคุมการไหลเวียนและการปรับทิศทางแรงขับในทั้งสองกรณี ชิ้นส่วนเชิงกลขนาดใหญ่และซับซ้อนกว่าจะถูกแทนที่ด้วยระบบของเหลว ซึ่งแรงขนาดใหญ่ในของเหลวจะถูกเบี่ยงเบนโดยเจ็ทหรือการไหลของของเหลวขนาดเล็กเป็นระยะๆ เพื่อเปลี่ยนทิศทางของยานพาหนะ ในการควบคุมการไหลเวียน ใกล้กับขอบท้ายของปีกระบบควบคุมการบินของเครื่องบินเช่นปีกเล็กปีกยกปีกควบคุมการทรงตัวปีกพับและปีกควบคุมการทรงตัวจะถูกแทนที่ด้วยช่องเปิด ซึ่งโดยปกติจะเป็นแถวของรูหรือช่องยาวที่ปล่อยการไหลของของเหลว^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}ในการปรับทิศทางแรง ขับ ใน หัวฉีด ของเครื่องยนต์เจ็ท ชิ้นส่วนที่หมุนได้จะถูกแทนที่ด้วยช่องเปิดที่ฉีดการไหลของของเหลวเข้าไปในเจ็ท^{[ 24 ]}ระบบดังกล่าวเบี่ยงเบนแรงขับผ่านผลของของเหลว การทดสอบแสดงให้เห็นว่าอากาศที่ถูกบังคับเข้าไปในกระแสไอเสียของเครื่องยนต์เจ็ทสามารถเบี่ยงเบนแรงขับได้ถึง 15 องศา^{[ 24 ]}ในการใช้งานดังกล่าว ฟลูอิดิกส์เป็นที่ต้องการเนื่องจากมีคุณสมบัติที่ลดลง ได้แก่ มวล ต้นทุน (ลดลงสูงสุด 50%) แรงต้าน (ลดลงสูงสุด 15% ระหว่างการใช้งาน) แรงเฉื่อย (เพื่อการตอบสนองการควบคุมที่เร็วขึ้นและแข็งแกร่งขึ้น) ความซับซ้อน (กลไกง่ายขึ้น มีชิ้นส่วนหรือพื้นผิวที่เคลื่อนไหวน้อยลงหรือไม่มีเลย การบำรุงรักษาน้อยลง) และพื้นที่หน้าตัดเรดาร์เพื่อการพรางตัว^{[ 25 ] [ 26 ]}สิ่งนี้มีแนวโน้มที่จะถูกนำไปใช้ในยานบินไร้คนขับ ( UAV) เครื่องบินรบยุคที่ 6 และเรือ จำนวนมาก

ณ ปี 2023 มีอย่างน้อยสองประเทศที่ทราบว่ากำลังวิจัยการควบคุมของไหล ในสหราชอาณาจักรBAE Systemsได้ทดสอบอากาศยานไร้คนขับที่ควบคุมด้วยของไหลสองลำ โดยลำหนึ่งเริ่มในปี 2010 ชื่อDemon [ ^{27 ] [ 28 ]}และอีกหนึ่งลำร่วมกับ^{มหาวิทยาลัย}แมนเชสเตอร์เริ่มในปี 2017 ชื่อ MAGMA ^{[ 29 ]}ในสหรัฐอเมริกา โครงการ Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors (CRANE) ของ Defense Advanced Research Projects Agency ( DARPA ) มุ่งหวังที่จะ "...ออกแบบ สร้าง และทดสอบการบินเครื่องบิน X-plane รุ่นใหม่ที่รวมการควบคุมการไหลแบบแอคทีฟ (AFC) เป็นการพิจารณาการออกแบบหลัก ... ในปี 2023 เครื่องบินลำนี้ได้รับการกำหนดอย่างเป็นทางการเป็น X-65" ^{[ 30 ] [ 31 ]}ในฤดูหนาวปี 2024 การก่อสร้างได้เริ่มต้นขึ้นที่Aurora Flight Sciencesซึ่งเป็นบริษัทในเครือของโบอิ้ง [ ^{32 ] การ}ทดสอบการบินจะเริ่มต้นในฤดูร้อนปี 2025 ^{[ 32 ]}

Octobotเป็นหุ่นยนต์อัตโนมัติแบบอ่อนนุ่มที่ได้รับการพิสูจน์แนวคิด ซึ่งมีวงจรตรรกะไมโครฟลูอิดิก อยู่ภายใน พัฒนาโดยนักวิจัยที่สถาบัน Wyss Institute for Biologically Inspired Engineeringของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดในปี 2016 ^{[ 33 ]}

• เครื่องรวมระบบน้ำ
• ไบโอ-เอ็มเอส
• โมเนียค
• การคำนวณแบบไม่ธรรมดา

• เบลสเตอร์ลิง, ชาร์ลส์ เอ. (1971). การออกแบบระบบของไหล . ไวลีย์.
• ลาล, จักดิช (1963) ไฮดรอลิกส์ หนังสือนครหลวง. ASIN  B0007IWSX2 .
• วูด, โอริน ลิว (มิถุนายน 1964). "อุปกรณ์ของเหลวบริสุทธิ์". การออกแบบเครื่องจักร : 154– 180.
• Tarumoto, EF; Humphrey, DH (1965). ฟลูอิดิกส์ . Fluid Amplifier Associates, Inc. ASIN  B000HBV114 .
• Bowles, RE; Dexter, EM (ตุลาคม 1965). "การประยุกต์ใช้ระบบของไหลรุ่นที่สอง". รายงานการประชุมสัมมนาเรื่องการขยายสัญญาณของไหล . การประชุมสัมมนาเรื่องการขยายสัญญาณของไหล. หน้า 213.
• Fitch, Jr., Ernest C. (1966). ตรรกะของไหล . มหาวิทยาลัยรัฐโอคลาโฮมา .
• บราวน์, ฟอร์บส์ ที. (1967). ความก้าวหน้าในด้านของไหล . สมาคมวิศวกรเครื่องกลแห่งอเมริกา . ASIN  B000I3ZC7K .
• ฟอสเตอร์, เคนเนธ (1970). ฟลูอิดิกส์: ส่วนประกอบและวงจร . จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์ . ISBN 978-0-471-26770-6.
• Lal, Jagdish (1975). เครื่องจักรไฮดรอลิก . สำนักพิมพ์ Metropolitan Book. ASIN  B000HBV114 .
• คอนเวย์, อาร์เธอร์, บรรณาธิการ (1971). คู่มือเกี่ยวกับของไหล . อเมริกัน เอลเซเวียร์. ISBN 978-0-44419601-9.
• สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 3,417,770
• สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 3,495,253
• สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 3,503,410
• สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 3,612,085
• สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 4,854,176
• FLODAC – คอมพิวเตอร์ดิจิทัลแบบใช้ของเหลวบริสุทธิ์: สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 3,190,554
• แองกริสต์, สแตนลีย์ ดับเบิลยู. (ธันวาคม 1964). "อุปกรณ์ควบคุมของเหลว" . ไซเอนทิสต์ อเมริกัน : 80– 88.
• วูด, โอริน ลิว (มิถุนายน 1964). "อุปกรณ์ของเหลวบริสุทธิ์". การออกแบบเครื่องจักร : 154– 180.
• เจ้าหน้าที่ (1969). องค์ประกอบตรรกะแบบนิวแมติก (รายงาน) (เป็นภาษาเยอรมัน). Hoerbiger Pneumonic – ผ่านทาง Karl Bednarik 13 ตุลาคม 2002
• เบนเรย์, โรนัลด์ เอ็ม. (มิถุนายน 1967). "ฟลูอิดิกส์: พวกเขาสอนกระแสอากาศให้คิดได้อย่างไร" . วิทยาศาสตร์ยอดนิยม . หน้า  118–121 , 196–197 .บทความที่สแกนจาก Google Books: แสดงภาพประกอบการออกแบบสวิตช์หลายแบบ และอธิบายการใช้งาน
• Sieber, Moritz; Ostermann, Florian; Woszidlo, Rene; Oberleithner, Kilian; Paschereit, C. Oliver (2015-11-24). โครงสร้างที่สอดคล้องกันแบบลากรางจ์ในสนามการไหลของออสซิลเลเตอร์ของไหล . สมาคมฟิสิกส์อเมริกัน.แสดงภาพสนามการไหลโดยละเอียดของเครื่องกำเนิดการสั่นของไหล

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับกลศาสตร์ของไหล