【摘要】：在制備性質(zhì)穩(wěn)定的高分子合成物的過程中,關(guān)鍵的一步就是實現(xiàn)不同濃度組分間的高效混合,近些年隨著小尺度研究的興起,有關(guān)微混合器的研究也得到了快速發(fā)展,被動式微混合器由于制作簡單、尺寸小、重量輕且性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢而在包括生物工程、制藥行業(yè)、食品加工等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應用。本文主要研究不同微混合器的混合機制,雷諾數(shù)在0.38~40這一范圍內(nèi)變化時溶液的擴散對流效應強度也隨之變化,與流率比相比,雷諾數(shù)對混合效率的影響更大。本文還引入統(tǒng)一的評價機制,以相同的量化標準計算模型的混合指數(shù)、沿程壓力損失,以微通道截面上的渦量表征二次流強度,綜合對比不同微混合器的差異,發(fā)現(xiàn)Bas-relief模型相對Bas-groove模型混合效果更好,將Circle模型與Tesla模型進行對比發(fā)現(xiàn),若分離-聚合子通道內(nèi)溶液的動能差距太大將無法達到預期的碰撞效果,同時改進Tesla模型,發(fā)現(xiàn)Modified-Tesla模型比Tesla模型的混合效率更高,結(jié)合Spiral模型發(fā)現(xiàn)單通道結(jié)構(gòu)有利于混沌流的積累效應,從而有效促進溶液的混合,除了數(shù)值模擬,我們還進行了熒光顯微實驗,使本文的研究結(jié)果得到了有效的驗證,同時發(fā)現(xiàn)前人研究中的結(jié)論缺陷,并對此進行了補充說明,最后進行了預制動單層和雙層斜槽模型的探索性研究。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH69
【圖文】：

熒光劑的溶液和純水分別從豎直的兩個入口（入口 1、3）和水平入口（通入，并在三個入口的交匯出匯聚成一股流體，正如前文提到的，在三個通道中形成了雙重可調(diào)節(jié)間距的混合交界面促進混合。微通道的整體設(shè)個部分，基礎(chǔ)部分：流體動力聚焦系統(tǒng)，三個入口和出口截面面積均為 0..11mm（W X H）；主通道結(jié)構(gòu)如圖 3-1 中 b-c 所示。四種模型的主通道流徑主通道內(nèi)的流程）也統(tǒng)一為 7.8mm，在給定流率下，流徑越長，溶液在更多的時間進行擴散和對流，混合效果越好。Spiral 模型有兩個雙螺旋 3-1c。二次流原理表明：迪恩數(shù) 0.5Reh sDn r r 可作為量化指標，計算橫向，其中hr 為通道截面的水力半徑，sr 為流徑的曲率半徑，Spiral 模型他模型，迪恩數(shù)最大，二次流效果最明顯。Circle 模型由于子通道較窄曲率半徑較大，二次流效應較弱，主要通過擴散以及五個聚合式環(huán)形單稱流之間的碰撞效應促進混合。類似地，溶液流過 Tesla 模型的每一個分單元，流動方向都會急轉(zhuǎn) 90 度，經(jīng)過十次碰撞效應的累積以后，混合效

圖 3-1 b）SHM 模型的結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 3-1 b) Schematic of SHM model圖 3-1 c）Spiral 模型的結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 3-1 c) Schematic of Spiral model

c）Spiral模型的結(jié)構(gòu)示意圖

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