微流體混合影響因素數(shù)值分析.pdf

1、微流控芯片技術是當前分析科學領域熱點研究方向,已成功應用于分析化學、生命科學等領域.微混合器是其重要組成部分和作用形式.對于微系統(tǒng)中的混合反應體系,沒有混合就沒有反應,混合不完全則反應不能完成,混合時間成為限制反應完成時間以至整個系統(tǒng)分析時間的瓶頸.因此在微尺度下的高效混合具有十分重要的意義,如何得到高效混合是目前重要研究課題之一.雖然根據(jù)不同的理論和思路已設計了各式各樣的微混合器,例如連續(xù)混合器、混沌混合器等,但至今善未有統(tǒng)一的理論和

2、實驗規(guī)律指導.影響微流體混合的因素很多,就微管道而言,主要有管道的截面形狀、管道內流體流動的速度流型、以及管道的構型.本論文采用數(shù)值模擬的方法,即流體力學分析軟件FIuent模擬兩液流的混合,對微流體混合的影響因素進行分析: 1.管道截面形狀對混合的影響:主要分析了相同微流體擴散距離的條件下,矩形管道截面不同特征長度的影響,以及方形、圓形、正三角形不同截面形狀的影響.模擬結果表明正三角形截面最有利于混合； 2.速度流型對

3、混合的影響:主要比較了三種速度流型,即拋物線流、塞狀流以及凹面流型流動狀態(tài)下兩種屬性相同或不同的流體的混合程度.模擬結果表明,拋物線流型最有利于混合,這與習慣思維不同.微流體混合時可采用壓力驅動系統(tǒng)； 3.混合管道構型對于微流體混合的影響:主要分析了彎曲管道的不同轉角與轉角組合的效果,以及蜿蜒型管道的不同蜿蜒形狀,即折線形、圓弧形、直拐角形,對混合的影響,得到一些規(guī)律.總之,微混合器是當前研究的重點之一,本文利用數(shù)值模擬的方法,