交叉導(dǎo)流式和超聲振動(dòng)式微混合器的機(jī)理研究.pdf

1、微混合器是微流體系統(tǒng)的重要組成部分，在醫(yī)藥、化工、石油、材料和儀器儀表等行業(yè)中應(yīng)用前景廣闊。如何實(shí)現(xiàn)微尺度下的高效混合是目前的研究熱點(diǎn)之一，雖然實(shí)現(xiàn)微混合的方法多種多樣，但是還沒有形成統(tǒng)一的理論，微混合器的設(shè)計(jì)缺乏有力的理論指導(dǎo)。由于微混合器的尺寸微小、制造困難，其實(shí)驗(yàn)耗資大，而且獲得的數(shù)據(jù)有限，因此，本文借助FLUENT軟件，采用數(shù)值模擬方法，分析不同參數(shù)對(duì)交叉導(dǎo)流式和超聲振動(dòng)式微混合器混合效果的影響，揭示微混合器實(shí)現(xiàn)快速混合的機(jī)理，

2、為此類微混合器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供指導(dǎo)。
　　 首先，考察了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)交叉導(dǎo)流式微混合器混合性能的影響。通過建立一系列交叉導(dǎo)流式微混合器的數(shù)值模擬模型，對(duì)橫截面上液體質(zhì)量百分比的等值圖、橫向速度分布與大小、混合濃度標(biāo)準(zhǔn)差及壓力損失四方面進(jìn)行了分析，研究得出入口方向和導(dǎo)流塊與微混合器高度的比值對(duì)微混合器的混合性能具有較大的影響，而導(dǎo)流塊偏置度對(duì)微混合器的混合性能的影響相對(duì)較小。
　　 其次，建立了出口截面混合濃度標(biāo)準(zhǔn)差和入

3、口方向、導(dǎo)流塊與微混合器高度的比值及導(dǎo)流塊偏置度三者之間的函數(shù)關(guān)系式，使連續(xù)求解出口截面的混合濃度標(biāo)準(zhǔn)差成為可能，為利用數(shù)學(xué)運(yùn)算進(jìn)行此類微混合器的優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。
　　 再次，基于文獻(xiàn)報(bào)道的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)條件，開展了氣泡超聲振動(dòng)誘導(dǎo)微混合的數(shù)值模擬。借助面板運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化模擬模型，避免了解決多相的難題；采用直接模擬法，分析了單個(gè)振動(dòng)周期的流體速度矢量圖，得到超聲振動(dòng)會(huì)影響流體各個(gè)方向的速度。分別提取并擬合單個(gè)振動(dòng)周期的壓降和出口平均速