本文關(guān)鍵詞：被動(dòng)式微混合器的數(shù)值研究及優(yōu)化

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【摘要】：被動(dòng)式微混合器是微系統(tǒng)領(lǐng)域的一個(gè)熱門(mén)的問(wèn)題,本文應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)的方法對(duì)簡(jiǎn)單直通道微混合器、交錯(cuò)人字型微混合器兩種典型的被動(dòng)式微混合器進(jìn)行數(shù)值模擬及優(yōu)化,探究其混合機(jī)理和性能。對(duì)于簡(jiǎn)單直通道微混合器(SCM)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)混合的原因就是依靠流體分子間的擴(kuò)散。雷諾數(shù)(Re)不變時(shí),Sc數(shù)越小,混合質(zhì)量越好；Sc數(shù)不變時(shí),Re數(shù)越大,混合質(zhì)量越差；且Re數(shù)越大,不同Sc數(shù)情況下的混合不均勻度的值越接近,混合不均勻度值的波動(dòng)對(duì)較高雷諾數(shù)不敏感。對(duì)于交錯(cuò)人字型微混合器(SHM)結(jié)構(gòu),其內(nèi)部由于溝槽的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出一種具有共存且周期性交替出現(xiàn)的一大一下兩渦的雙螺旋流動(dòng)；混沌對(duì)流效應(yīng)大大提高了混合效率,使其混合質(zhì)量遠(yuǎn)高于SCM；選取非對(duì)稱(chēng)度與溝槽角兩種幾何參數(shù)進(jìn)行研究,驗(yàn)證了使混合質(zhì)量較高的最優(yōu)參數(shù)組合。對(duì)SHM進(jìn)行優(yōu)化,得到了一種新的結(jié)構(gòu),證明其混合效果好于傳統(tǒng)SHM,并且雙壁面溝槽SHM的混合質(zhì)量比前兩者都要好；對(duì)于SHM這種混沌對(duì)流式微混合器,混合完成不僅依靠擴(kuò)散,更得益于混沌對(duì)流。在低Re數(shù)情況下,Sc數(shù)和Re數(shù)越小,混合越容易,Sc數(shù)的數(shù)量級(jí)變大以后,擴(kuò)散系數(shù)急劇減小,擴(kuò)散作用對(duì)混合的影響程度減小,混沌對(duì)流效應(yīng)變成混合達(dá)到充分的主導(dǎo)原因；Re數(shù)的增大使流速增大,導(dǎo)致流體分子間的接觸時(shí)間和面積變短,擴(kuò)散作用變得不再明顯,此時(shí)混沌對(duì)流影響較大。
【關(guān)鍵詞】：被動(dòng)式微混合器 SHM 溝槽 雷諾數(shù) Sc數(shù) 混合不均勻度
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH703
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-26
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 微混合器的研究現(xiàn)狀12-25
• 1.2.1 微混合器及其分類(lèi)12
• 1.2.2 被動(dòng)微混合器的類(lèi)型12-18
• 1.2.3 主要研究方法及存在的問(wèn)題18-25
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及意義25-26
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容25
• 1.3.2 研究意義25-26
• 2 微流體及微混合的基本理論26-32
• 2.1 微尺度和微混合的基本理論26-27
• 2.1.1 微尺度基本理論26-27
• 2.1.2 微混合基本理論27
• 2.2 微流體力學(xué)的基本概念27-30
• 2.2.1 基本概念28-29
• 2.2.2 相關(guān)無(wú)量綱準(zhǔn)數(shù)29-30
• 2.3 基本方程30
• 2.4 小結(jié)30-32
• 3 簡(jiǎn)單直通道微混合器的數(shù)值研究32-40
• 3.1 幾何模型和物理模型32-33
• 3.1.1 幾何模型32-33
• 3.1.2 物理模型33
• 3.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析33-38
• 3.2.1 定Re數(shù)條件下Sc數(shù)對(duì)混合的影響34-36
• 3.2.2 定Sc數(shù)條件下Re數(shù)對(duì)混合的影響36-38
• 3.2.3 微通道內(nèi)的壓降分析38
• 3.3 小結(jié)38-40
• 4 SHM的數(shù)值研究40-48
• 4.1 幾何模型與網(wǎng)格劃分40-41
• 4.2 數(shù)值計(jì)算及結(jié)果分析41-47
• 4.2.1 SHM內(nèi)混合形態(tài)分析41-45
• 4.2.2 幾何參數(shù)影響45-47
• 4.3 小結(jié)47-48
• 5 優(yōu)化SHM結(jié)構(gòu)的數(shù)值研究48-56
• 5.1 幾何模型48-49
• 5.2 數(shù)值計(jì)算及結(jié)果分析49-55
• 5.2.1 定Re數(shù)條件下Sc數(shù)對(duì)混合的影響50-53
• 5.2.2 定Sc數(shù)條件下Re數(shù)對(duì)混合的影響53-54
• 5.2.3 微通道內(nèi)的壓降分析54-55
• 5.3 小結(jié)55-56
• 6 總結(jié)與展望56-59
• 6.1 總結(jié)56-57
• 6.2 展望57-59
• 參考文獻(xiàn)59-62

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 高放;被動(dòng)式微混合器的數(shù)值研究及優(yōu)化[D];浙江大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：565891