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被动微流体混合器的设计与数值模拟

作　者: 张晏榕
导　师: 胡延东
学　校: 上海交通大学
专　业: 固体力学
关键词: 基于毛细管的微流体混合器多层缠绕式混合器双层层压式混合器双层蜿蜒混合器
分类号: TQ051.71
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

在微观尺度上,由于Re数很低,通道内的流动形态几乎总是以层流状态出现而不出现湍流,因此混合变得困难。在许多微结构的生物化学的反应中,良好的混合至关重要,因此设计高效的微流体混合器变得十分必要。被动微流体混合器由于不需要外部能源或机构来加速混合,便于加工与集成,吸引了许多研究者的注意。本文介绍了四种被动微流体混合器,分别为基于毛细管的微流体混合器,多层缠绕式混合器,双层层压式混合器以及双层蜿蜒混合器。其中基于毛细管的微流体混合器总共讨论了三个具体模型,其余三种都只分别建立了一个模型。对于每个模型,本文讨论了混合沿各自通道的发展情况以及不同Re数对混合效果的影响。数值模拟结果显示,以T型混合器作为比较对象,在所计算的Re数范围内,这四种混合器均能有效地改善混合效果,混合长度较T型混合器大幅减小,且多层缠绕式混合器,双层层压式混合器,双层蜿蜒混合器以及基于毛细管混合器其中的一个设计混合效果随Re数的变化很小。这些微流体混合器可以运用到微流控系统的设计中去。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-7
第一章绪论  7-11
第二章基本理论与数值模拟  11-15
  2.1 基本理论  11-13
  2.2 数值模拟  13-15
第三章基于毛细管的被动混合器的设计与分析  15-24
  3.1 几何结构  15-17
  3.2 模型网格与模拟参数  17-18
  3.3 结果与讨论  18-22
  3.4 本章总结  22-24
第四章多层缠绕式混合器的设计与分析  24-30
  4.1 几何结构  24-25
  4.2 模型网格与模拟参数  25-26
  4.3 结果与讨论  26-29
  4.4 本章总结  29-30
第五章双层层压式混合器的设计与分析  30-35
  5.1 几何结构  30-31
  5.2 模型网格与模拟参数  31-32
  5.3 结果与讨论  32-34
  5.4 本章总结  34-35
第六章双层蜿蜒混合器的设计与分析  35-41
  6.1 几何结构  35-36
  6.2 模型网格与模拟参数  36-37
  6.3 结果与讨论  37-40
  6.4 本章总结  40-41
第七章总结  41-42
  7.1 主要工作  41
  7.2 后续研究工作  41-42
参考文献  42-45
致谢  45-48
附件  48

被动微流体混合器的设计与数值模拟

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