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NUMERICAL EVALUATION OF TWO-FLUID MIXING IN A SWIRL MICRO-MIXER 被引量:3
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作者 JIN Si-yu LIU Ying-zheng +2 位作者 WANG Wei-zhe CAO Zhao-min KOYAMA Hide S. 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2006年第5期542-546,共5页
A collaborative investigation of two-fluid mixing in a swirl micro-mixer was carried out by the Shanghai Jiao Tong University and the Tokyo Denki University. Pure water and a mixture of glycerol and water were separat... A collaborative investigation of two-fluid mixing in a swirl micro-mixer was carried out by the Shanghai Jiao Tong University and the Tokyo Denki University. Pure water and a mixture of glycerol and water were separately injected into branch channels and they were subsequently mixed in the central chamber. The two-fluid flow pattern was numerically modeled, in which the dependence of the mixture viscosity and density on the mass fraction of glycerol in the mixing fluid was carefully taken into consideration. The mixing performance of the two fluids was evaluated by varying the Reynolds numbers and the mass fractions of glycerol in water. The mixing process was extensively analyzed using streamline maps and contour plotting distributions of pressure and glycerol concentration. The numerical results show that the acceptable uniformity of mixing at Re = 0.1 is primarily attributed to the time-consuming molecular diffusion, whereas the cost-effective mixing at Re 〉 500 was obtained because of the generation of the swirling flow. The increasing mass fraction of glycerol in water was found to attenuate the mixing performance. The preliminary microscopic visualization of the two-fluid mixing at Re=1300 demonstrated the consistence with the numerical results. 展开更多
关键词 two-fluid mixing micro-mixer numerical simulation
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Microfluidic fuel cells integrating slanted groove micro-mixers to terminate growth of depletion boundary layer thickness
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作者 Jinchi SUN Xiongwei TIAN +2 位作者 Zhangqing LIU Jie SUN Menglian ZHENG 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第10期859-874,共16页
Because of potential high energy densities,microfluidic fuel cells can serve as micro-scale power sources.Because microfluidic fuel cells typically operate in the co-laminar flow regime to enable a membrane-less desig... Because of potential high energy densities,microfluidic fuel cells can serve as micro-scale power sources.Because microfluidic fuel cells typically operate in the co-laminar flow regime to enable a membrane-less design,they generally suffer from severe mass transfer limitations with respect to diffusion transport.To address this issue,a novel channel design that integrates slanted groove micro-mixers on the side walls of the channel is proposed.Numerical modeling on the design of groove micro-mixers and grooveless design demonstrates a mass transfer enhancement that has a 115%higher limiting current density and well-controlled convective mixing between the oxidant and the fuel streams with the use of slanted groove micro-mixers.Moreover,the growth of the thickness of the depletion boundary layer is found to be terminated within approximately 2 mm from the channel entrance,which is distinct from the constantly growing pattern in the grooveless design.In addition,a simplified mass transfer model capable of modeling the mass transfer prFocess with the presence of the transverse secondary flow is developed.Further,a dimensionless correlation is derived to analyze the effects of the design parameters on the limiting current density.The present theoretical study paves the way towards an optimal design of a microfluidic fuel cell integrating groove micro-mixers. 展开更多
关键词 Microfluidic Fuel cell MEMBRANELESS Slanted groove micro-mixer Mass transfer Depletion boundary layer
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Retrospect and Perspective of Micro-mixing Studies in Stirred Tanks 被引量:4
3
作者 程景才 冯鑫 +1 位作者 程荡 杨超 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第1期178-190,共13页
Mixing problems are most likely encountered and sometimes can be severe in scaling-up projects. Micro-mixing is an important aspect for fast or quasi-instantaneous reactions. Poor micro-mixing might produce more undes... Mixing problems are most likely encountered and sometimes can be severe in scaling-up projects. Micro-mixing is an important aspect for fast or quasi-instantaneous reactions. Poor micro-mixing might produce more undesired by-products, leading to higher purification costs. This paper gives an extensive review and analysis of micro-mixing studies in single- and multi phase stirred tanks. The relevant experiment techniques, micro-mixing models and nurherical approaches are critically reviewed and analyzed with remarks and perspectives. The reported studies on two-phase micro-mixing experiments and on the impact of the presence of the dispersed phases on turbulence have been limited to a narrow range of conditions. More importantly, disparities widely exist among different reports. Both Lagrangian and Eulerian models are based on oversimplified assumptions, which may lead to uncertainties or even unrealistic results. A heuristic model, which is from the perspective of CFD (computational fluid dynamics) and can cover the whole spectrum of scales and also focus on every subrocess, is desired in the future. 展开更多
关键词 micro-mixING MULTIPHASE micro-mixing model stirred tank computational fluid dynamics
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Numerical simulation of micro-mixing in gas–liquid and solid–liquid stirred tanks with the coupled CFD-E-model 被引量:3
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作者 Xiaoxia Duan Xin Feng +2 位作者 Chong Peng Chao Yang Zaisha Mao 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第9期2235-2247,共13页
The coupled CFD-E-model for multiphase micro-mixing was developed,and used to predict the micro-mixing effects on the parallel competing chemical reactions in semi-batch gas–liquid and solid–liquid stirred tanks.Bas... The coupled CFD-E-model for multiphase micro-mixing was developed,and used to predict the micro-mixing effects on the parallel competing chemical reactions in semi-batch gas–liquid and solid–liquid stirred tanks.Based on the multiphase macro-flow field,the key parameters of the micro-mixing E-model were obtained with solving the Reynolds-averaged transport equations of mixture fraction and its variance at low computational costs.Compared with experimental data,the multiphase numerical method shows the satisfactory predicting ability.For the gas–liquid system,the segregated reaction zone is mainly near the feed point,and shrinks to the exit of feed-pipe when the feed position is closer to the impeller.Besides,surface feed requires more time to completely exhaust the added H+solution than that of impeller region feed at the same operating condition.For the solid–liquid system,when the solid suspension cloud is formed at high solid holdups,the flow velocity in the clear liquid layer above the cloud is notably reduced and the reactions proceed slowly in this almost stagnant zone.Therefore,the segregation index in this case is larger than that in the dilute solid–liquid system. 展开更多
关键词 Stirred tank Engulfment model(E-model) Multiphase flow micro-mixING Computational fluid dynamics(CFD) Simulation
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过程强化技术在化工中的应用研究进展
5
作者 刘心洪 朱长辉 +3 位作者 田保河 江泽琦 张旭东 朱文超 《防化研究》 2024年第2期32-43,共12页
在化学工业中,过程强化技术是通过采用新装备和新方法显著提升传递或反应过程速率的技术。它能够发挥催化剂、工艺、装备等的全部潜能,使化工设备体积更小、化学反应速度更快,安全性更高,成本更低。本文从新材料(介质)强化、外场协同强... 在化学工业中,过程强化技术是通过采用新装备和新方法显著提升传递或反应过程速率的技术。它能够发挥催化剂、工艺、装备等的全部潜能,使化工设备体积更小、化学反应速度更快,安全性更高,成本更低。本文从新材料(介质)强化、外场协同强化、核心反应器强化、系统耦合强化等方面综述了典型化工过程强化技术的原理及应用,以期促进化学工业向节能、环保、高效、绿色发展模式转变。 展开更多
关键词 过程强化 新催化技术 超临界流体 离子液体 超重力 微波 微反应器 静态混合器
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T形微混合器内的混合特性 被引量:31
6
作者 赵玉潮 应盈 +1 位作者 陈光文 袁权 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期1884-1890,共7页
以VillermauxDushman快速平行竞争反应为模型体系,研究了宽600μm、深300μm的T形微通道内的微观混合特性,着重考察了不同进出口结构、微通道长度、体积流量比等对微通道内流体微观混合效果的影响.实验结果表明:P啨clet数在7.0×106... 以VillermauxDushman快速平行竞争反应为模型体系,研究了宽600μm、深300μm的T形微通道内的微观混合特性,着重考察了不同进出口结构、微通道长度、体积流量比等对微通道内流体微观混合效果的影响.实验结果表明:P啨clet数在7.0×106~2.0×108之间,无返混;体积流量比愈小,离集指数Xs愈小,微观混合效果愈好.不同进出口结构尺寸、体积流量比对微观混合的影响取决于Reyonlds数的大小,Re<Rec时,影响较大,且随Re增加,Xs减小,微观混合效果愈好;Re>Rec时,Xs趋于定值,约为2.7×10-4,接近理想微观混合效果. 展开更多
关键词 微混合器 微观混合 微通道 微反应器
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微混合器的研究现状 被引量:11
7
作者 姜枫 刘国君 +3 位作者 杨志刚 王腾飞 唐春秀 梁实海 《微纳电子技术》 北大核心 2016年第3期166-176,共11页
微混合器作为实现流体混合的关键部件,成为微流控系统和全微分析系统领域的研究热点。一般将微混合器分为主动微混合器和被动微混合器,根据此分类方法,介绍了两类微混合器的混合机理,详细地阐述了目前国内外较为典型的几种微混合器的原... 微混合器作为实现流体混合的关键部件,成为微流控系统和全微分析系统领域的研究热点。一般将微混合器分为主动微混合器和被动微混合器,根据此分类方法,介绍了两类微混合器的混合机理,详细地阐述了目前国内外较为典型的几种微混合器的原理、结构、混合性能、材料及应用等,并总结了两类微混合器各自的优缺点。综合国内外研究现状,分析了目前微混合器研究过程中所存在的问题和技术难点,指出未来微混合器的主要发展方向为微观流体力学理论基础的修正和补充、微混合器的结构设计以及微混合器制作和装配工艺的研究。 展开更多
关键词 微混合器 微流控系统 全微分析系统 主动微混合器 被动微混合器
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T形微通道中互不相溶两相流数值模拟 被引量:8
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作者 董贺飞 张德良 +2 位作者 赵玉潮 陈光文 袁权 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1950-1957,共8页
采用摄动有限体积(PFV)算法和水平集(level set)技术对T形微通道内互不相溶两相流动进行了数值模拟研究。考察了两相界面张力和微通道壁面润湿性对流动的影响,精确地捕捉到了油水两相流动的界面。对一些典型的T形微通道油水两相流动进... 采用摄动有限体积(PFV)算法和水平集(level set)技术对T形微通道内互不相溶两相流动进行了数值模拟研究。考察了两相界面张力和微通道壁面润湿性对流动的影响,精确地捕捉到了油水两相流动的界面。对一些典型的T形微通道油水两相流动进行了数值计算,模拟结果和实验结果吻合较好。分析总结出了微通道内两相流动过程中的一些基本规律,为微通道内的液液两相流动实验设计和工业应用提供了新的数值预测手段。 展开更多
关键词 微通道 摄动有限体积 两相流 微反应器 微混合器 油-水
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多级“Y”型流管无阀压电泵的原理与试验验证 被引量:16
9
作者 黄俊 张建辉 王守印 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期423-430,共8页
针对目前微流体混合器多需要外接动力源,且多数微混合器只能进行液体混合而不能输送液体的问题,提出将无阀压电泵引入微混合器领域,并研制了一种集混合与输送于一体的多级"Y"型流管无阀压电泵。首先,提出了多级"Y"... 针对目前微流体混合器多需要外接动力源,且多数微混合器只能进行液体混合而不能输送液体的问题,提出将无阀压电泵引入微混合器领域,并研制了一种集混合与输送于一体的多级"Y"型流管无阀压电泵。首先,提出了多级"Y"型流管,进而设计了多级"Y"型流管无阀压电泵,并分析其工作原理;然后,对该无阀压电泵的流管流阻特性及泵流量进行理论分析;同时,利用有限元软件对多级"Y"型流管无阀压电泵进行了流场模拟,结果表明该压电泵具有单向传输作用。最后,制作了多级"Y"型流管无阀压电泵样机,并进行了泵流量与背压试验。试验结果显示:驱动电压峰峰值为100V,频率为16Hz时,流量达到最大,为16.2ml/min;驱动电压峰峰值为100V,频率为14Hz时,输出背压最大,约为64mm水柱。得到的试验数据证明了多级"Y"型流管无阀压电泵的有效性。 展开更多
关键词 多级“Y”型流管 压电泵 无阀泵 微混合器
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内置阻块型微混合器内流体混合强化的数值模拟 被引量:7
10
作者 王昆 王嘉骏 +1 位作者 冯连芳 顾雪萍 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期30-34,共5页
采用计算流体力学方法对3种内置阻块波浪形微混合器进行模拟研究,考察内置阻块尺寸、排列方式及阻块数量对流体混合的强化效果。由速度场和物质输运模型结合进行流体的混合模拟,得到流体混合快照图和流体混合速率,进一步由流体平均径向... 采用计算流体力学方法对3种内置阻块波浪形微混合器进行模拟研究,考察内置阻块尺寸、排列方式及阻块数量对流体混合的强化效果。由速度场和物质输运模型结合进行流体的混合模拟,得到流体混合快照图和流体混合速率,进一步由流体平均径向线拉伸和李雅普洛夫指数定量表征混沌混合程度。结果表明:混合器壁面波浪状V形凹槽的设计和微通道内长方块的设置产生周期性的流场,从而引发混沌流。将阻块倾斜设置或增加微通道内阻块的数量,混沌流作用增强,从而促进流体混合。最后考察了不同贝克来数Pe下流体的混合性能,发现微通道混合量纲一长度与lnPe之间呈线性关系。 展开更多
关键词 微混合器 混沌混合 计算流体力学 线拉伸 李雅普洛夫指数
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流体静态混合器的应用和新发展 被引量:11
11
作者 肖映果 孙文胜 刘伟强 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期279-281,共3页
对航空航天领域中常用的3种流体静态混合器的工作原理、性能及优缺点进行了概述,在论述静态混合器的广泛应用和发展概况的基础上,简要介绍了层板混合器、微混合器2种新型的静态混合器。
关键词 静态混合器 层板混合器 微混合器 微尺度
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Y型微混合器结构与工作参数在两相脉动混合中的优化 被引量:5
12
作者 刘国君 赵天 +3 位作者 王聪慧 杨志刚 杨旭豪 李思明 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1155-1161,共7页
为提高微尺度下不同反应物的混合效率,针对Y型脉动微混合器结构与工作参数对其混合性能的影响展开优化研究。采用仿真分析对微混合器流道截面尺寸、入口夹角、入口流量及脉动频率进行了优化分析,优选出最佳结构和工作参数,并以此制作试... 为提高微尺度下不同反应物的混合效率,针对Y型脉动微混合器结构与工作参数对其混合性能的影响展开优化研究。采用仿真分析对微混合器流道截面尺寸、入口夹角、入口流量及脉动频率进行了优化分析,优选出最佳结构和工作参数,并以此制作试验用系统样机;利用化学反应探针法,通过检测可控合成后的金纳米粒子大小及分布情况,综合评估其混合性能。试验结果表明:Y型脉动微混合器的截面尺寸、流道夹角在入口流量及工作频率一定的条件下存在一个最优值,入口流量及工作频率是一对相互影响的重要工作参数,一定的流量对应一个最佳混合频率。 展开更多
关键词 流体传动与控制 微混合器 脉动混合 化学反应探针法 可控合成 金纳米粒子
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基于拉格朗日跟踪法的微混合器内混沌混合特性 被引量:6
13
作者 傅新 刘素芬 阮晓东 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期64-68,共5页
为了分析三维交叉导流式(Staggered oriented ridges,SOR)微混合器内混沌混合特性,在计算流体力学的基础上,采用拉格朗日跟踪技术数值模拟SOR混合器中流道截面上流体物质线和物质面的变形、拉伸情况,并通过平均对数线拉伸计算定量地评价... 为了分析三维交叉导流式(Staggered oriented ridges,SOR)微混合器内混沌混合特性,在计算流体力学的基础上,采用拉格朗日跟踪技术数值模拟SOR混合器中流道截面上流体物质线和物质面的变形、拉伸情况,并通过平均对数线拉伸计算定量地评价SOR混合器的混合效果。研究结果表明:SOR微混合流道内可诱发混沌对流,并在其作用下可增加流体粒子的接触面积,提高混合效率。在小雷诺数时,线拉伸随雷诺数增大变化不大,但在雷诺数较大时,线拉伸随雷诺数增大而增大。 展开更多
关键词 静态微混合器 混沌对流 拉格朗日跟踪 微流控
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磁性微混合器混合性能的实验研究 被引量:5
14
作者 王瑞金 林小禾 林建忠 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期989-991,共3页
自装配磁性微混合器是利用聚合的磁流体在旋转磁场作用下的运动,来破坏流体的层流状态,产生混沌对流而加强流体间的混合。利用Micro-PIV对不同磁场强度、旋转频率和流量下的混合效率进行了实验研究,结果表明:在保证外磁场能带动磁流体... 自装配磁性微混合器是利用聚合的磁流体在旋转磁场作用下的运动,来破坏流体的层流状态,产生混沌对流而加强流体间的混合。利用Micro-PIV对不同磁场强度、旋转频率和流量下的混合效率进行了实验研究,结果表明:在保证外磁场能带动磁流体聚合链运动的前提下,磁场强度对混合效率的影响不大;而外磁场的旋转频率对混合效果有较大的影响,当旋转频率较低时混合效率随旋转频率升高而提高,而当旋转频率超过临界频率时,由于粘性拖曳力克服了磁场力,磁性颗粒的聚合被破坏,使混合效率反而下降。为磁性微混合器的设计提供基础。 展开更多
关键词 磁流体 微混合器 MICRO-PIV 混合效率
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压电无阀微混合器的数值模拟 被引量:4
15
作者 何秀华 邓许连 +2 位作者 毕雨时 王健 禚洪彩 《排灌机械工程学报》 EI 2011年第4期292-296,共5页
设计了一种压电无阀微混合器,对微混合器的结构和工作原理进行了说明和分析,并对其进行了数值模拟.利用ANSYS软件对微混合器的驱动部件圆形复合压电振子进行了瞬态动力学分析,研究了压电振子中心平面上各点在正弦交变电压驱动下的振动... 设计了一种压电无阀微混合器,对微混合器的结构和工作原理进行了说明和分析,并对其进行了数值模拟.利用ANSYS软件对微混合器的驱动部件圆形复合压电振子进行了瞬态动力学分析,研究了压电振子中心平面上各点在正弦交变电压驱动下的振动位移随各点半径、驱动电压的变化规律,发现各点位移呈正弦变化规律,各点振幅随半径的增大而减小,随驱动电压的增大而增大.根据压电振子各点位移变化规律拟合得到了压电振子运动位移方程,并根据位移方程编写了UDF程序,经编译后将UDF程序调入到Fluent软件中,以此作为设定压电振子的运动边界条件,采用动网格模型对微混合器进行了动态数值模拟,得到了压电无阀微混合器的流量及微混合器不同时刻的微混合器腔内的混合情况.结果表明:设计的压电无阀微混合器不仅能实现流体泵送,也可以在较短的时间内实现流体间的均匀混合. 展开更多
关键词 压电无阀微混合器 数值模拟 压电振子 运动边界 动网格
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纸质被动式农药微混合器混合特性试验 被引量:3
16
作者 毛罕平 施杰 +2 位作者 杨宁 严玉婷 左志强 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期73-79,共7页
为探索纸质被动式农药微混合器的主要参数对农药混合效果的影响规律和增强农药混合的机理,选取Y型、Z型和方波型3种结构的纸质被动式农药微混合器,试验研究了每种微混合器不同参数条件对混合性能的影响,选出最优参数,再将最优参数下的3... 为探索纸质被动式农药微混合器的主要参数对农药混合效果的影响规律和增强农药混合的机理,选取Y型、Z型和方波型3种结构的纸质被动式农药微混合器,试验研究了每种微混合器不同参数条件对混合性能的影响,选出最优参数,再将最优参数下的3种微混合器的混合性能进行对比。试验结果表明,Y型微混合器的最优参数为:入口速度0.010 m L/min、入口角30°,Z型微混合器的最优参数为:入口速度0.010 m L/min、峰间距3 mm、转角30°,方波型微混合器的最优参数为:入口速度0.010 m L/min、波高2 mm、波宽5 mm;在各自的最优参数条件下,Y型微混合器出口处混合强度为0.622 7,Z型微混合器出口处混合强度为0.690 2,方波型微混合器出口处混合强度为0.732 6,方波型微混合器混合性能最好;纸质被动式农药微混合器通道内部存在纸纤维,可以提供流体流动的动力,也可以加剧分子间的扩散作用,同时也在一定程度上限制了对流作用。 展开更多
关键词 纸质被动式微混合器 农药 混合性能 试验
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三维交叉导流式微型静态混合器的研究 被引量:4
17
作者 刘素芬 傅新 杨华勇 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期132-136,共5页
从微尺度流动的特征出发,设计了一种新型静态微型混合器,通过在微通道内设置导流块的方式诱发横向的速度分量,减少混合长度,从而增强分子扩散作用,达到分子级混合;运用流场仿真技术分析了微型混合器内流场的运动规律,阐述了发生混合的机... 从微尺度流动的特征出发,设计了一种新型静态微型混合器,通过在微通道内设置导流块的方式诱发横向的速度分量,减少混合长度,从而增强分子扩散作用,达到分子级混合;运用流场仿真技术分析了微型混合器内流场的运动规律,阐述了发生混合的机理;罗丹明染料的混合试验可以直观地检测微型混合器的混合效果,同时采用计算图像灰度值标准差的方法定量分析了微型混合器的性能与结构参数、流量的关系。 展开更多
关键词 微型混合器 流动显示 微流道设计
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扩展腔对方波型微混合器混合性能的影响研究 被引量:5
18
作者 刘赵淼 王文凯 逄燕 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期254-262,共9页
微混合器凭借节约试剂、混合强度高和易于集成等优点,在材料合成、医药制备和生化检测等领域中具有广泛的应用.为了进一步提高混合性能,保证混合过程的安全性及生化反应结果的准确性,设计了一种带扩展腔的新型方波型微混合器.在综合考... 微混合器凭借节约试剂、混合强度高和易于集成等优点,在材料合成、医药制备和生化检测等领域中具有广泛的应用.为了进一步提高混合性能,保证混合过程的安全性及生化反应结果的准确性,设计了一种带扩展腔的新型方波型微混合器.在综合考虑混合强度和压降的前提下,通过实验研究和数值模拟分析了窄缝宽度、窄缝长度和扩展腔高度对微混合器混合性能的影响并得到了不同雷诺数Re条件下的最优结构参数.与方波型微混合器的混合性能进行比较,发现Re 5时,带扩展腔的方波型微混合器的混合强度更高,其中Re=20时两者混合强度相差最多,可达12%.在相同Re下,带扩展腔的方波型微混合器的压降要低于方波型微混合器.对带扩展腔的方波型微混合器进行内部流场分析,发现扩展腔结构能在流体层流状态的基础上引入涡流,使通道中流体的流动状态发生改变、对流增强,进而混合性能提高. 展开更多
关键词 微混合器 混合强度 压降 结构优化 数值模拟
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3D-不对称菱形被动式微混合器混合特性 被引量:2
19
作者 鲁聪达 薛浩 +2 位作者 吴化平 付强 文东辉 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2377-2386,共10页
提高微混合器雷诺数的适用范围和混合强度是微混合器设计的发展趋势。本文基于非对称分离重组混合原理设计、制作了一种3D-不对称菱形被动式微混合器,并借助数值分析方法和可视化实验对混合强度和混合状态的变化进行了研究。研究发现:在... 提高微混合器雷诺数的适用范围和混合强度是微混合器设计的发展趋势。本文基于非对称分离重组混合原理设计、制作了一种3D-不对称菱形被动式微混合器,并借助数值分析方法和可视化实验对混合强度和混合状态的变化进行了研究。研究发现:在低Re(0.01~10)范围内,两组分间的混合以扩散混合为主,随着Re的增加,流速对混合强度的影响有一定下降;在较高Re(10~200)范围内,受流速增加的影响,流体间不平衡微流惯性碰撞逐渐成为影响混合的主要因素。此时,混合强度随流速的增加逐渐增强并趋于平稳。对Re在0.01~200内的微混合器展开研究,分析了宽缝比Ws/S、分合角θ、宽厚比H/S等结构尺寸对混合强度的影响。通过综合考虑流体混合强度和通道压降的变化情况,确定最佳通道结构尺寸为Ws/S=0.2、θ=45°、H/S=0.5,此时微混合器的混合强度可维持在78%以上。与传统平面对称分合式混合器相比,设计制作的3D-不对称菱形被动式微混合器混合强度有较大的提高,验证了本文设计结构的有效性。 展开更多
关键词 微混合器 微通道 3D-菱形 非对称分离重组 数值模拟
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几何构型对平面混沌式微混合器混合性能的影响 被引量:2
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作者 刘赵淼 赵晟 +4 位作者 王文凯 李梦麒 逄燕 殷参 徐迎丽 《分析化学》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1321-1329,I0001,I0002,共11页
微混合器作为实验室芯片(LOC)和微全分析系统(μTAS)的重要组成部分,被广泛应用于生物分析和化学合成等领域,大多用于分析检测系统中的前处理部分,实现检测样本与试剂的充分混合,提升检测精度和效率。本研究设计了一种在五边形混合腔内... 微混合器作为实验室芯片(LOC)和微全分析系统(μTAS)的重要组成部分,被广泛应用于生物分析和化学合成等领域,大多用于分析检测系统中的前处理部分,实现检测样本与试剂的充分混合,提升检测精度和效率。本研究设计了一种在五边形混合腔内布置窄缝和障碍物的新型平面被动式微混合器,充分利用流体的射流特性及挡板成涡原理,强化流体扰动,打破流体流动的层流状态,可有效地促进流体混合。通过高速摄影和Micro-PIV系统相结合,验证了数值模拟的准确性,总结了在不同雷诺数(R e)下微混合器的流动特性及混合机理。在综合考虑混合强度和压降的前提下,分析了窄缝宽度、混合腔形状、障碍物形状对微混合器混合性能及流动特性的影响。结果表明,窄缝宽度的缩小可显著提升混合强度,实现高效混合;当R e≤5和Re≥20时,经过优化后的五边形混合腔微混合器与四边形混合腔微混合器相比,由于引入了渐扩结构,可实现在压降减小的同时提升混合强度;当Re≥20时,工字形挡板和凹槽挡板引起的混合强度优于矩形挡板。本研究结果为微流控和微全分析前处理部分中具有高效混合功能的微混合器的设计和开发提供了参考。 展开更多
关键词 微混合器 几何构型 混合强度 压降
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