典型被动微混合器对雷诺数变化的敏感度研究.pdf

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1、第44卷第6期化学工程V01．44No·62016年6月CHEMICALENGINEERING(CHINA)Jun．2016：：：=：=：：：：=：：：：=：====：：======================================典型被动微混合器对雷诺数变化的敏感度研究付强，鲁聪达(浙江工业大学机械工程学院，浙江杭州310014)摘要：分析了几种典型被动式微混合器结构对雷诺数变化所呈现出混合效果的改变程度。首先利用COMSOLMul—tiphsics软件对4种结构单元的混合效果进行了数值分析；其次把数值模拟结果进行计算整理；最后将计算结果与文献中

2、的结论进行对比验证。从计算结果中可以看出随雷诺数的增加3D式混合单元的混合强度呈比较明显的下降趋势；T型和阻块涡流式单元在雷诺数区间(0．01—1000)的混合强度表现较为平稳；分合式微混合器在雷诺数区间(0．0l一1000)的混合强度波动不大。作为参考因素，以上结果可以应用于微混合器的结构设计及实际生产当中，对微混合器的发展提供理论基础。关键词：被动式微混合器；结构；雷诺数；敏感度中图分类号：TQ027．6文献标识码：A文章编号：1005-9954(2016)06-0018-04DOI：10．3969／j．issn。1005-9954。2016．06．005I

3、nfluenqoftypical。micromixeronsensitivityofchangingReInfluenceOItypicalpassivemlcrormxeronsensitiVityOIcnanRlngeFUQiang，LUCong-da(CollegeofMechanicalEngineering，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310014，ZhejiangProvince，China)Abstract：ThevariationdegreeofmixingeffectwhichRechanged

4、withseveraltypicalpassivemicromixerstructureswastheresearchtarget．Firstofall，themixingeffectoffourtypicalmicromixerswasnumericallyanalyzedusingCOMSOLMuhiphsics．Secondly，theresultsofnumericalsimulationwerecalculated．Finallythoseresultsandtheliteraturesconclusionwereverified．Theresults

5、showthatthemixingintensityof3D—typemicromixerobviouslydeclineswiththeReincrease；themixingintensitiesofT-typeandblockfadingmicromixeraresteady，andthemixingintensityofsplit—recombinedmicromixerchangesalittlewhentherangeofReis0．01—1000．Alltheseresultscanbeappliedtothestructuredesignanda

6、pplicationofmicromixerasreference，whichprovidethetheoreticalfoundationforthedevelopmentofmicromixers．Keywords：passivemicromixer；structure；Re；sensitivity微流控技术随着微机电系统和纳米材料的迅速发展而逐渐兴起，作为一种多学科交叉研究领域引起了广泛重视⋯。基于化学分析、生物检测和环境监测等多方面的应用需求心]，微混合器使流体流动迹线发生弯折、重叠、交叉，从而增加流体间的接触面积，提高分子间的扩散并加速混合‘2

7、。对比

8、主动式微混合器，被动式微混合器结构简单、集成性高，在微流控芯片上获得比较广的概念从微流控技术中脱颖而出，微混合是指在泛的应用。从被动式微混合器的定义中可以看微尺度结构下使2种或2种以上的流体达到均匀混合的过程，根据混合原理的不同把微混合器分为主动式微混合器和被动式微混合器2种，其中被动式微混合器则是依靠混合器的内部结构出结构是被动式微混合器的重点要素，结构的改变决定了其混合特性。NitaSolehati等㈨对比了雷诺数范围在(1—100)的T型与曲线T型微混合器的数值分析混合效果。CesarAugustoCortes．收稿日期：2015-08．1l基金项目：国家

9、自然科学基金资助项目(5