高回流被动式微混合器设计及数值模拟.pdf

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1、第26卷第11期Vo1．26No．1l2013年11月NOV．2013DesignandNumericalSimulationofaHighRefluxPassiveMicromixerZHANGDuan，WANGTian，GAOYan，HEXiongxiong(SchoolofInformationEngineering，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310023，China)Abstract：Anovelrefluxpassivemicromixerwithhi

2、ghrefluxrateisproposedtoimprovethemixingindex．Therefluxesinitsfeedbackchannelsleadtoalongermixingtimeandimprovetheformationofthevo~exes，whichthenstrengthenthediffusionandconvectioninthemicromixer．Therefluxrateandthemixingindexofthemicromixerareimprovedbyoptim

3、izingtheshapeoftwofeedbackchannelsandtheinletsizeofthemixingchamber．TheperformanceoftheproposedmicromixerisexaminedbyusingthesimulationsoftwareFluent．SimulationresultsindicatethattherefluxrateandthemixingindexareonlydependentontheReynoldsnumberforaspecifiedmi

4、cromixer．TherefluxrateandthemixingindexwillbothbeimprovedbyincreasingtheReynoldsnumber．Basedontheobservationswithdifferentangleparameters，areasonablechoiceoftheangeltoachievesatisfiedrefluxrateandthemixingindexis10。．Inthisscenario，refluxesstillexistinthefeedb

5、ackchannelswhentheReynoldsnumberisonly8．3．WhentheReynoldsnumberis99．6，therefluxratereaches24％andthemixingindexisover60％．Keywords：micromixer；refluxflow；numericalsimulation；votex；mixingindexEEACC：7230doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2013．11．027高回流被动式微混合器设计及数值模拟：l=张

6、端，汪甜，高岩，何熊熊(浙江工业大学信息工程学院，杭州310023)摘要：为了提高混合强度设计了一种高回流被动式微混合器，其反馈通道中的回流延长了混合时间并促进形成涡流，增强了对流和扩散作用。通过优化反馈通道形状和混合腔入口尺寸，该微混合器提升了其回流率和混合强度。利用仿真软件Fluent分析该微混合器的性能，仿真表明对于给定的微混合器其回流率和混合强度仅仅决定于雷诺数，回流率和混合强度均随雷诺数增大而增大。特别地，当雷诺数低至8．3时，仍可在反馈通道中找到回流；当雷诺数为99．6时，回流率达到24％，混合强度则

7、超过60％。通过对反馈通道倾斜角度参数的模拟，该微混合器的回流率和混合强度均有明显提升。关键词：微混合器；回流；数值模拟；涡流；混合强度中图分类号：TK124文献标识码：A文章编号：1004—1699(2013)11—1621—06微混合器为微流控系统的重要元件，主要用作达T型混合器的10倍。对z型混合通道微混合器生化分析仪的微传感器以及生物芯片和微量化学分的数值模拟和实验研究。。表明通道的形状影响了析检测系统中不同样品的混合¨J。微混合器可克流体间的扩散，从而提高微混合器的混合性能。服微通道内层流导致流体难以混

8、合的问题，一般分为了研究在很宽的雷诺数范围内微混合器的混合为被动式微混合器和主动式微混合器。被动式微混强度，Shih等提出平面内设置障碍物的微混合器，在合器利用通道的几何形状和流体自身特性进行混混合通道内较短的距离即可获得较好的混合效果。研合，不施加外力，无活动部件；而主动式混合器主要究表明当混合通道内设置不动凸块时，混合组分经过借助机械力、电场力、磁力和超声波等外力进行