本文關(guān)鍵詞：葉序排布通道微混合器的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì)以來,隨著科學(xué)水平的不斷提高,越來越多的研究者已經(jīng)開始重視科學(xué)儀器,特別是在微流控芯片方面。為了讓分析設(shè)備微型化、集成化,盡早的實(shí)現(xiàn)個(gè)人化、家庭化,人們對流體的快速而有效的混合進(jìn)行了大量的理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)研究。本文首先將葉序理論與微流體混合機(jī)理相融合,提出了端面結(jié)構(gòu)、柱狀展開結(jié)構(gòu)、柱狀結(jié)構(gòu)三種不同結(jié)構(gòu)的葉序排布通道微混合器,并分別對每種結(jié)構(gòu)依次分析了葉序系數(shù)、微圓柱直徑、微圓柱排布形式等對微圓柱排布形態(tài)的影響。結(jié)合金屬蝕刻原理和電鍍技術(shù),設(shè)計(jì)出葉序排布混合通道的制造工藝流程,并利用三維造型軟件(UG)設(shè)計(jì)三種結(jié)構(gòu)微混合器在不同參數(shù)下的混合通道。其次利用FLUENT軟件對混合液在不同結(jié)構(gòu)微混合器中的流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)值模擬,模擬結(jié)果表明:混合液在葉序排布混合通道內(nèi)沿著葉列線溝槽均勻流動(dòng),且葉序排布通道內(nèi)混合液的流動(dòng)要比其他排布形式的混合通道流動(dòng)更均勻,混合效果更好。然后根據(jù)所設(shè)計(jì)的葉序排布混合通道的制造工藝流程,制造出所設(shè)計(jì)參數(shù)的微混合器。其中的關(guān)鍵步驟是葉序排布防蝕層與微圓柱的制備。本文采用光刻技術(shù)制備了葉序排布防蝕層,利用電解蝕刻和電鑄依次加工出三種微混合器的混合通道,制作完成的混合通道與上下蓋板緊密粘合,準(zhǔn)備進(jìn)行混合性能實(shí)驗(yàn)。最后針對不同結(jié)構(gòu)的微混合器搭建了實(shí)驗(yàn)平臺,對每種結(jié)構(gòu)的微混合器依次進(jìn)行了混合性能對比實(shí)驗(yàn)。本文分別進(jìn)行了不同葉序系數(shù)、不同微圓柱直徑、不同微圓柱排布形式、不同進(jìn)樣速度下的葉序排布通道微混合器進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:通過改變?nèi)~序排布通道微混合器的葉序系數(shù)、微圓柱直徑、微圓柱排布形式等可以實(shí)現(xiàn)微混合器的優(yōu)化;選取合適的進(jìn)樣速度可以實(shí)現(xiàn)微混合器良好的混合性能,且在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,葉序排布通道微混合器的混合性能要優(yōu)于其他微圓柱排布形式的微混合器。
【關(guān)鍵詞】：葉序理論 微混合器 流體仿真 電鑄 電解蝕刻 混合性能
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN492
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 課題研究背景14
• 1.2 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀14-20
• 1.2.1 被動(dòng)式微混合器的研究進(jìn)展15-20
• 1.2.2 混合機(jī)理研究進(jìn)展20
• 1.3 課題研究內(nèi)容20-21
• 1.4 課題研究意義21
• 1.5 本章小結(jié)21-22
• 第2章 葉序排布通道微混合器的設(shè)計(jì)22-44
• 2.1 葉序理論模型的提出與建立22-23
• 2.2 端面葉序排布結(jié)構(gòu)的微混合器設(shè)計(jì)23-29
• 2.2.1 適用于端面結(jié)構(gòu)葉序排布的H.Vogel模型23
• 2.2.2 端面結(jié)構(gòu)的微混合器混合通道設(shè)計(jì)23-24
• 2.2.3 端面結(jié)構(gòu)的微混合器參數(shù)選擇24-26
• 2.2.3.1 葉序系數(shù)的選擇24-25
• 2.2.3.2 微圓柱直徑的選擇25-26
• 2.2.3.3 微圓柱排布形式的選擇26
• 2.2.4 端面結(jié)構(gòu)微混合器的混合通道三維模型26-28
• 2.2.5 端面結(jié)構(gòu)微混合器三維模型28-29
• 2.3 柱狀葉序排布展開結(jié)構(gòu)的微混合器設(shè)計(jì)29-36
• 2.3.1 適用于柱狀展開結(jié)構(gòu)的葉序排布Van Iterson模型29-30
• 2.3.2 柱狀展開結(jié)構(gòu)的微混合器混合通道設(shè)計(jì)30-31
• 2.3.3 柱狀展開結(jié)構(gòu)的微混合器參數(shù)選擇31-33
• 2.3.3.1 葉序系數(shù)的選擇31-32
• 2.3.3.2 微圓柱直徑的選擇32-33
• 2.3.3.3 微圓柱排布形式的選擇33
• 2.3.4 柱狀展開結(jié)構(gòu)微混合器的混合通道三維模型33-35
• 2.3.5 柱狀展開結(jié)構(gòu)微混合器三維模型35-36
• 2.4 柱狀葉序排布結(jié)構(gòu)的微混合器設(shè)計(jì)36-43
• 2.4.1 適用于柱狀結(jié)構(gòu)的葉序排布Van Iterson模型36-37
• 2.4.2 柱狀結(jié)構(gòu)的微混合器混合通道芯設(shè)計(jì)37
• 2.4.3 柱狀結(jié)構(gòu)的微混合器參數(shù)選擇37-39
• 2.4.3.1 葉序系數(shù)的選擇38
• 2.4.3.2 微圓柱直徑的選擇38-39
• 2.4.3.3 微圓柱排布形式的選擇39
• 2.4.4 柱狀結(jié)構(gòu)的微混合器圓柱混合通道芯設(shè)計(jì)39-42
• 2.4.5 柱狀結(jié)構(gòu)的微混合器三維模型42-43
• 2.5 本章小結(jié)43-44
• 第3章 葉序排布通道微混合器的數(shù)值模擬44-70
• 3.1 FLUENT軟件概述44
• 3.2 微流體的基本概念與控制方程44-46
• 3.3 端面葉序排布結(jié)構(gòu)微混合器的數(shù)值模擬46-53
• 3.3.1 端面結(jié)構(gòu)微混合器混合通道的幾何模型46
• 3.3.2 網(wǎng)格生成與邊界條件的建立46-47
• 3.3.3 數(shù)值模擬與結(jié)果分析47-53
• 3.3.3.1 進(jìn)樣速度對混合效果的影響48-49
• 3.3.3.2 葉序系數(shù)對混合效果的影響49-51
• 3.3.3.3 微圓柱直徑對混合效果的影響51-52
• 3.3.3.4 微圓柱不同排布對混合效果的影響52-53
• 3.4 柱狀葉序排布展開結(jié)構(gòu)微混合器的數(shù)值模擬53-60
• 3.4.1 柱狀展開結(jié)構(gòu)微混合器混合通道的幾何模型53
• 3.4.2 網(wǎng)格生成與邊界條件的建立53-54
• 3.4.3 數(shù)值模擬與結(jié)果分析54-60
• 3.4.3.1 進(jìn)樣速度對混合效果的影響54-56
• 3.4.3.2 葉序系數(shù)對混合效果的影響56-57
• 3.4.3.3 微圓柱直徑對混合效果的影響57-58
• 3.4.3.4 微圓柱不同排布對混合效果的影響58-60
• 3.5 柱狀葉序排布結(jié)構(gòu)微混合器的數(shù)值模擬60-68
• 3.5.1 柱狀結(jié)構(gòu)微混合器混合通道的幾何模型60
• 3.5.2 網(wǎng)格生成與邊界條件的建立60-61
• 3.5.3 數(shù)值模擬與結(jié)果分析61-68
• 3.5.3.1 進(jìn)樣速度對混合效果的影響61-63
• 3.5.3.2 葉序系數(shù)對混合效果的影響63-65
• 3.5.3.3 微圓柱直徑對混合效果的影響65-67
• 3.5.3.4 微圓柱不同排布對混合效果的影響67-68
• 3.6 本章小結(jié)68-70
• 第4章 葉序排布通道微混合器制作70-83
• 4.1 端面葉序排布結(jié)構(gòu)的微混合器制作70-76
• 4.1.1 端面結(jié)構(gòu)微混合器制作材料的選擇70
• 4.1.2 端面結(jié)構(gòu)微混合器混合通道的制作70-76
• 4.1.2.1 電鑄混合通道71-74
• 4.1.2.2 混合通道表面處理與檢測74-76
• 4.1.3 端面結(jié)構(gòu)微混合器的制作76
• 4.1.3.1 上、下蓋板的制作76
• 4.1.3.2 混合通道與上、下蓋板的粘合76
• 4.2 柱狀葉序排布展開結(jié)構(gòu)的微混合器制作76-78
• 4.2.1 柱狀展開結(jié)構(gòu)微混合器制作材料的選擇77
• 4.2.2 柱狀展開結(jié)構(gòu)微混合器混合通道的制作77-78
• 4.2.3 柱狀展開結(jié)構(gòu)微混合器的制作78
• 4.2.3.1 上、下蓋板的制作78
• 4.2.3.2 混合通道與上、下蓋板的粘合78
• 4.3 柱狀葉序排布結(jié)構(gòu)的微混合器制作78-82
• 4.3.1 柱狀結(jié)構(gòu)微混合器制作材料的選擇78-79
• 4.3.2 柱狀結(jié)構(gòu)微混合器混合通道芯的制作79-81
• 4.3.2.1 電解腐刻混合通道79-81
• 4.3.2.2 檢測混合通道81
• 4.3.3 柱狀結(jié)構(gòu)微混合器的制作81-82
• 4.3.3.1 上、下蓋板的制作81-82
• 4.3.3.2 混合通道芯與外壁配合82
• 4.4 本章小結(jié)82-83
• 第5章 葉序排布通道微混合實(shí)驗(yàn)研究83-122
• 5.1 端面葉序排布結(jié)構(gòu)微混合器的混合特性研究83-96
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)材料83-84
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)84-85
• 5.1.2.1 實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備84
• 5.1.2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成84-85
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)85-87
• 5.1.4 溶液的灰度值標(biāo)定87-88
• 5.1.5 實(shí)驗(yàn)圖片分析處理88-89
• 5.1.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬值比較89-96
• 5.2 柱狀葉序排布展開結(jié)構(gòu)微混合器的混合特性研究96-107
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)材料96
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)96-98
• 5.2.2.1 實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備96-97
• 5.2.2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成97-98
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)98-100
• 5.2.3.1 混合評價(jià)方法簡述98
• 5.2.3.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)98-100
• 5.2.4 拍攝說明100
• 5.2.5 實(shí)驗(yàn)圖片分析處理100-101
• 5.2.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬值比較101-107
• 5.3 柱狀葉序排布結(jié)構(gòu)微混合器的混合特性研究107-120
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)材料107-108
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)108-109
• 5.3.2.1 實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備108
• 5.3.2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成108-109
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)方案109-112
• 5.3.3.1 拍攝角度簡述109
• 5.3.3.2 拍攝過程簡述109-110
• 5.3.3.3 混合評價(jià)方法110-111
• 5.3.3.4 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)111-112
• 5.3.4 實(shí)驗(yàn)圖片分析處理112-114
• 5.3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬值比較114-120
• 5.4 本章小結(jié)120-122
• 結(jié)論122-124
• 參考文獻(xiàn)124-128
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果128-129
• 致謝129-130

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 Alan Finch ,高艷明;PCB設(shè)計(jì)的布通率預(yù)測[J];電子產(chǎn)品世界;1997年08期

2 章勇,沈孟濤;VLSI 積木塊布圖設(shè)計(jì)中一種提高布通率的總體布線算法[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);1997年02期

3 談s，

本文編號：466337