被动式微混合器内液-液两相流的研究进展

微通道内的液-液两相流反应混合与传质效率高,反应速度快,同时可以有效控制化学反应过程,降低安全隐患。综述了被动式微混合器内液-液两相流的最新研究进展,两相流的混合与传质主要受流体物性、流速、微通道尺寸和几何特征的影响,在微通道内加入障碍物和凹槽,流体分流或引入二次流,可以有效改善液-液两相流的混合与传质。

纸质被动式农药微混合器混合特性试验

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。

被动式微流控混合器的研究进展

微流控混合器是微流控芯片的重要组成部分,是完成微量样品快速混合的一个功能部件。综述了国内外微流控混合器的最新研究进展,论述了微流控混合器的混合机理、设计方法、制作工艺、材料选择及应用等。微流控混合器分为主动式微流控混合器和被动式微流控混合器。主动式微流控混合器主要依靠外部力源实现微量样品的混合,如磁致微流控混合器、电极式微流控混合器和压电/超声波微流控混合器等。主动式微流控混合器结构复杂,因此不易与其他微流控功能器件集成。被动式微流控混合器制作工艺相对简单,易于集成,耗能低,应用广泛,已经在化学工程与生物工程中得到应用。

典型被动微混合器对雷诺数变化的敏感度研究

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COMSOL Multiphsics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—1 000)的混合强度表现较为平稳;分合式微混合器在雷诺数区间(0.01—1 000)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。

被动微混合器的研究进展(英文)

综述了被动微混合器的混合原理、结构、微制作技术以及在数值仿真计算等方面的研究进展。着重讨论了几种主要被动微混合原理,如多层流、混沌对流、分裂-重合、流体弯曲和压缩以及循环流动。重点分析了近年来低雷诺数下高混合效率的复合式微混合器。复合式微混合器利用其他简单的外界作用来提高其混合效率,诸如施加离心力、采用几何压缩和三个入口结构,或利用多入口结构,使其中的流体产生周期性的流动。指出随着对低雷诺数和高黏度要求的不断提高,SAR型复合式微混合器成为更为广泛的一个研究方向,其内部的分裂-重合结构单元能够使流体产生旋转,同时通过采用几何压缩结构,缩短扩散长度.从而大大提高了流体的混合效率,但同时也提高了对微制作技术的要求。

微混合器研究进展

微混合器作为微全分析系统重要的组成部分,是目前微机电系统(MEMS)领域内的研究热点。文章介绍了微混合器的设计要求与目标、加工方法与材料的选择、微混合的特点与混合机理。微混合器一般可分为主动混合器与被动混合器,基于此分类方法,文章综述了微混合器的国内外研究现状,并讨论了目前研究中存在的一些问题,展望了微混合器的研究前景。

三种平面被动式微混合器的对比

主要通过数值模拟对比研究流率比和雷诺数的变化对Circle,Spiral和Tesla三种平面被动式微混合器混合效率的影响。通过混合指数、阻力系数及涡量等分析三种微混合器间的差异,发现Tesla模型的混合效果最好,而同为非对称分离-聚合结构的Circle模型却没有明显的混合优势,通道宽度和通道方向不断变化的Spiral模型在高雷诺数条件下反而取得了很好的混合效果,三种模型的数值模拟结果通过荧光实验得到有效验证。最后结合Spiral与Tesla模型的研究结果,将Tesla模型改为单通道结构并进行数值模拟,发现改进的Tesla模型的混合效果比Tesla模型更好。若在微通道内部能够产生足够强度的扰动,溶液间的扩散对流效应将因此加强,从而有效提高混合效率,研究结果对于微混合器在制药或食品工业等相关领域的实际应用具有一定的指导意义。

微混合器的研究现状

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。

微混合器的研究进展

微混合器作为全微分析系统、生物芯片等的重要部件,引起了学术界广泛的研究与重视。本文从微混合存在的困难、微混合器的原理、分类、加工方法等方面对目前国内外在微混合器方面的研究进行了详细的综述,阐述了目前存在的各类微混合器的优缺点,并提出了自身得到的研究成果,最后就发展前景作了展望。

基于分合式混合单元的微混合器设计与研究

为实现微尺度下流体的快速均匀混合,基于对流体的分割、合并实现流体间接触面积指数式增长的原理,提出了一种分合式（SAR）混合单元,通过仿真对其支路夹角进行了优化,并最终确定支路夹角θ=70°。利用成熟的标准SU-8光刻及PDMS制作工艺,制作了分合式与组合分合式两种微混合器。采用甘油-水按体积比5∶95（0.000 97 Pa.s）混合而成的溶液对两种微混合器和斜阻块式微混合器进行了实验（Re=0.052~20）。实验结果表明,斜阻块式微混合器在Re≥1.23时,混合长度超过20 mm,而分合式微混合器最大混合长度约7.6 mm,组合分合式微混合器的混合性能最好,其最大混合长度约为5.4 mm。设计的分合式和组合分合式微混合器制作方便,易与微流体系统集成。

复合侧壁微结构增强被动微混合的数值模拟研究

受到微结构对局部流场的调控作用的启发,建立了具有复合侧壁微结构的T型被动式微混合器,通过COMSOL数值模拟,分析了具有复合侧壁微结构的被动式微混合器的流场特性与混合效率,研究其在低雷诺数下的分子扩散作用及较高雷诺数下的二次涡旋效应。研究结果表明,对于分子扩散作用,复合微结构使得微通道内流通宽度减小,混合效果较好;对于二次涡旋效应,复合微结构使得微通道内二次涡旋的数量增加,能够有效提升混合效果。基于上述数值分析结果,在0.01≤Re≤50的工况下,采用复合侧壁微结构及最优的几何参数使得微混合器的混合指数达到了85%以上,与内置阻块型微混合器相比,内置复合侧壁微结构型微混合器具有较好的混合效果及较小的压降。