微流体通道网络结构的仿生学研究

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1、论文评阅人1评阅人2评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员会主席委员I委员2委员3委员4委员5⑧论文作者签名：指导教师签名：隐名迁圆氇绱虱i豳国俭煎德熬攫匾纪思熬握盛直盘副熬援答辩日期：2Q12生3且2目浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得迸姿盘鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位

2、论文作者签名：累南I签字日期：弘l≯年j月c7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解蓝姿态鲎有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位敝作者虢黝I签字日期：沙f1年弓月7日导师签名：签字日期．剔／饵弓月歹日浙江大学硕士学位论文致谢白驹过隙，光阴如梭，我即将完成硕士学业，告别近二十年的学生生涯，走出象牙塔步入社会，开

3、始一段全新的人生征程。在论文付梓之际，我感慨万千。回首过往，感谢我的母校厦门大学和浙江大学，感谢那些人那些事那些记忆，我将永远铭记珍藏；瞻望未来，我满怀期待，充满信心，我将再接再厉争取新的佳绩!衷心感谢我的导师李希教授!他学识渊博，治学严谨，高瞻远瞩，见解独到，思路新颖，方法简单有效。三年来，李老师不仅教会了我专业知识技能，更重要的是教会了我对待问题的思维方式和研究方法。李老师诙谐幽默，乐观豁达，宽广包容的性格亦让我受益匪浅!感谢王丽军老师和成有为老师。感谢他们在学业上不辞辛苦的悉心指导，在生活上同甘共乐的热心关怀。祝三位老师

4、工作顺利，阖家幸福!感谢中科院大连化物所陈光文课题组师生对本研究的关心帮助与学术指导!感谢张煜博士在本论文完成过程的诸多帮助，感谢吴诚、樊晶晶博士和郑康硕士的关心照顾，感谢三年来的同窗兼好友应磊、李兆奇、孔庆然博士，吴边华、霍磊硕士，感谢课题组的师弟师妹们，感谢我的室友刘家瑞、石李明、杨楠，感谢所有关心过帮助过我的同学好友们。与大家一起的三年时光，快乐而充实，大家的关怀和友谊我会永远铭记!最后，我要对挚爱的父母表示深深的感谢。二十余载你们含辛茹苦、寸草春晖，辛勤养育与谆谆教诲儿必铭记在心，我会且行且惜，奋勇前行!谨以此文献给你

5、们，聊表深切的思念和无尽的感恩!吴玮2012年1月于求是园浙江大学硕士学位论文摘要反应器微型化是化工过程强化的重要研究方向，本文对微反应器微通道内流体的流动、混合、传质性能展开详细研究，并对微通道网络结构进行了仿生设计与优化。本文首先对单级和多级T形微通道结构中互溶两相流体的混合规律进行了实验和模拟研究。随着流动雷诺数的增加，微通道内依次出现层流、涡流、卷流三种不同流动状态。在相同停留时间条件下，多级T形微通道结构中流体混合效率明显高于单级。研究结果说明，含有多级T形结构的树状分形仿生网络结构能够极大地强化流体混合，是一种高效

6、的微混合构型。进一步地，分别对单级和双级T形微通道结构中水和甲苯体系，C02和水体系两相流动与传质进行了实验与模拟，拍摄了两相流动流型变化。测量了醋酸在水和甲苯两相中的分配获得了T形微通道中液液两相传质系数，通过对T形微通道内水物理吸收C02过程的测定获得了气液两相传质系数。采用VOF流体力学模型模拟了T形微通道中液液、气液两相不同流型的形成和变化过程，准确预测了弹状尺寸。研究发现，含有多级T形结构的分形树状仿生网络能够有效地提高液液、气液两相间的传质速率，是一种高效的微萃取、微吸收构型。最后，借鉴生物循环系统的原理和结构特征

7、，设计了一种具有进料，出料微通道网络分布的整体式仿生催化剂芯片。对仿生通道网络构型进行了CFD模拟研究和优化计算。具有仿生通道网络分布的整体式仿生催化剂芯片流动阻力低，返混小，抗干扰能力强。探索了仿生催化剂芯片在三个典型反应体系的应用，模拟结果表明仿生催化剂芯片能够实现高的反应转化率，该催化剂芯片结构是一种高效的构型。关键词：微通道T形结构流体混合传质CFD模拟仿生网络构型优化Ill浙江大学硕士学位论文AbstractReactorminiaturizationlSallimportantresearchinchemicalp

8、rocessintensification．Inthispaper,fluidmixingandmasstransferinT-shapedmicro-channelaswellasdesignandoptimizationofbionicmicro—channelnetwo