氣泡誘導(dǎo)式和周期電滲流微混合器的機(jī)理研究.pdf

1、微納米裝備廣泛應(yīng)用于航空航天、生命科學(xué)、健康保健、汽車工業(yè)、仿生機(jī)器人和家用電器等領(lǐng)域。微混合器是微納米裝備的重要組成部分。主動(dòng)式微混合器具有混合時(shí)間短、混合距離短、可選擇性大、適于極低雷諾數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)今世界研究的熱點(diǎn)之一。但迄今還缺乏有效的理論指導(dǎo)和簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)存在混合效率低等問(wèn)題，本文采用FLUENT和COMSOL Multiphysics軟件分別對(duì)氣泡誘導(dǎo)式和周期電滲流主動(dòng)式微混合器進(jìn)行深入研究，通過(guò)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)對(duì)比，進(jìn)一步優(yōu)

2、化混合性能，揭示不同參數(shù)對(duì)混合效果的影響規(guī)律，為有關(guān)主動(dòng)式微混合器的優(yōu)化和設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 采用多物理場(chǎng)耦合軟件COMSOL Multiphysics對(duì)周期電滲流主動(dòng)式微混合器的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行開(kāi)拓研究，探討直流電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)、相位差、收縮截面長(zhǎng)度對(duì)混合效率的影響。結(jié)果表明:當(dāng)收縮截面較長(zhǎng)時(shí)，相位差對(duì)混合效率的影響較大，而收縮截面較短時(shí)，相位差對(duì)混合效率的影響較小;當(dāng)給定一個(gè)最優(yōu)的相位差時(shí)，較低的直流電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)和較長(zhǎng)的收縮截面長(zhǎng)度

3、將顯著提高混合效率。
　　 基于拉格朗日函數(shù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而不是其用于求條件極值的應(yīng)用，提出一種預(yù)測(cè)周期電滲流微混合的數(shù)學(xué)模型，分別采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)模型進(jìn)行了分析驗(yàn)證，證實(shí)了這種方法可以用于多變量關(guān)系的預(yù)測(cè)和參數(shù)優(yōu)化，對(duì)相關(guān)微流體裝置和微分析系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)作用和實(shí)際參考價(jià)值。
　　 對(duì)于氣泡誘導(dǎo)式微混合器，以微直通道中氣泡形成理論為基礎(chǔ)，結(jié)合速度脈動(dòng)和微通道中障礙物的思想，提出一種促進(jìn)微直通道中流體混合的方