3D-不对称菱形被动式微混合器混合特性

摘要：

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W s/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.

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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分类号：TQ027.1(一般性问题)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51775510,11372280;浙江省科技厅公益项目2016C31G2020052,2016C31G2020044

在线出版日期：2017-11-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：2377-2386