本文選題：微流控 + 微混合器��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：微流控技術(shù)是一門在化工、生物工程、微機(jī)械和納米材料等基礎(chǔ)上發(fā)展起來的交叉學(xué)科,可廣泛應(yīng)用在層流微加工、納米材料合成、萃取分離等方面�？刂贫嘞辔⒘黧w的流動(dòng)與混合是實(shí)現(xiàn)這些功能的前提和關(guān)鍵。本文通過數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究了微通道中雷諾數(shù)小于0.1時(shí),互溶與不互溶液-液兩相流體的流動(dòng)狀態(tài)。首先,本文通過數(shù)值模擬研究了微通道結(jié)構(gòu)對(duì)互溶兩相流體流動(dòng)狀態(tài)的影響。根據(jù)兩相混合機(jī)制隨流動(dòng)狀態(tài)的變化,設(shè)計(jì)出高效的微混合器。通過在微通道中引入不同尺寸、形狀及對(duì)稱性的混合單元,增強(qiáng)對(duì)流并引入局部渦流,在較短的時(shí)間和有限的空間條件下實(shí)現(xiàn)了極低雷諾數(shù)條件下混合強(qiáng)度的較大提高。流體經(jīng)過兩個(gè)互相串聯(lián)的混合單元混合后,出口處的混合強(qiáng)度達(dá)到87%。其次,本文建立了不同驅(qū)動(dòng)壓力下油水兩相界面演變的模型。通過數(shù)值模擬和理論分析,發(fā)現(xiàn)界面的形成、演變和運(yùn)動(dòng)都是入口驅(qū)動(dòng)壓力、通道內(nèi)摩擦壓降與液-液及液-固界面張力共同作用的結(jié)果;系統(tǒng)研究了不互溶液-液兩相流型隨流動(dòng)條件的變化,根據(jù)模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制出兩相流型相圖。實(shí)驗(yàn)中,對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn),在出口處引入負(fù)壓,并在微流控裝置中集成加熱器件。通過對(duì)驅(qū)動(dòng)壓力和界面張力的定量調(diào)控,在實(shí)際微通道內(nèi)不互溶兩相之間建立起平直、穩(wěn)定的界面,并實(shí)現(xiàn)了對(duì)界面位置的控制。
[Abstract]:Microfluidic technology is an interdisciplinary subject developed on the basis of chemical engineering, bioengineering, micromechanics and nanomaterials. It can be widely used in laminar microprocessing, nano-material synthesis, extraction separation and so on. Controlling the flow and mixing of multiphase microfluids is the premise and key to realize these functions. In this paper, the flow state of intersoluble and non-solution-liquid two-phase fluids in microchannels with Reynolds number less than 0.1 has been studied by numerical simulation and experimental system. Firstly, the effect of microchannel structure on the flow state of intersoluble two-phase fluid is studied numerically. According to the change of two-phase mixing mechanism with the flow state, an efficient micro-mixer is designed. By introducing mixed elements of different sizes, shapes and symmetries into microchannels to enhance convection and introduce local eddy current, the mixing strength can be greatly improved under the condition of very low Reynolds number and short time and limited space. When the fluid is mixed through two mixing units in series, the mixing strength at the outlet reaches 87. Secondly, a model of oil-water interface evolution under different driving pressures is established. Through numerical simulation and theoretical analysis, it is found that the formation, evolution and movement of the interface are the result of the inlet driving pressure, the friction pressure drop in the channel and the liquid-liquid and liquid-solid interfacial tension. The variation of the flow pattern with the flow conditions is studied systematically. The phase diagram of the two-phase flow pattern is drawn according to the simulation and experimental results. In the experiment, the experimental device is improved, the negative pressure is introduced at the outlet, and the heater parts are integrated in the microfluidic device. Through the quantitative control of driving pressure and interfacial tension, a straight and stable interface was established between the insoluble two phases in the actual microchannel, and the position of the interface was controlled.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ021.1

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本文編號(hào)：1791066