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《浙江大学》 2005年
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微通道中流体扩散和混合机理及其微混合器的研究

王瑞金  
【摘要】:本文是以数值模拟为主对影响微通道中流体扩散和混合规律的因素进行研 究,并在此基础上设计出高效率的微混合器。 首先,在介绍微通道在流体扩散和混合规律的应用背景和研究状况的基础 上,利用流体力学的基本方程,对通道宽度在50-500微米的微通道中流体扩散 和混合进行数值模拟和实验研究,模拟结果显示:Reynolds数对扩散具有决定性 的影响,Reynolds数越大,扩散越小,混合越不充分。此外,T-sensor的结构参 数对扩散的效率有很大影响,如扩散通道宽度小时扩散快,入流角度大时扩散快, 弯曲通道的扩散和混合效果比直通道要好得多。扩散尺寸/通道深度(d/w)对扩 散也有一定的影响,当(d/w)较大时,沿w的浓度分布明显为抛物线,此时上 下壁面的影响是主要的;反之,当d/w较小时,沿d、w二个方向的速度分布都 为抛物线,上下左右壁面影响都不可忽略。实验研究结果部分验证了数值模拟结 果。 其次,在介绍和了解微混合器的原理和混沌混合理论的基础上,根据马蹄型 混沌对流循环的理论设计了一种新型的螺旋式微混合器,为说明其混合效果,对 不同组分流体在分合式微通道中的扩散和混合进行了数值模拟,结果发现在小 Reynolds数下,由于流体分层增加了接触面积,大大加快了流体混合的速度,其 混合效果不仅比直通道,而且比蛇形通道明显好。随着Reynolds数的增大,对 流作用得到加强,分合式通道的混合效果与直通道相比提高更明显,但与蛇形通 道相差无几,所得结果为微流芯片的被动式混合提供了一种新的形式。同时还设 计了一种主动式磁性混合器,分析了影响其混合效果的主要因素。 第三,为了解和解决毛细管电泳通道接头带来的ζ势的变化和管径变化对 毛细管电泳分离效率和采样的影响,分别利用流体力学的全N-S方程(把电场 力考虑为体积力加到方程内),结合电势方程,对毛细管内的流场进行数值模拟, 结果显示:在ζ势较小的情况下,由于速度剖面的内凹不明显,这时ζ和尺寸 的增大对速度剖面的畸变影响不大,但是在ζ势较大的情况下,由于沿程反向压
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:O363.2

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 张扬;杨明霞;辛婉婉;李林峰;李鹏;;微反应器在氟化反应中的应用[J];河南化工;2018年03期
2 陈芝强;方海旋;;矩形腔主动式微流体混合器的结构设计与数值仿真[J];热带农业工程;2018年01期
3 李明;王瑶;张娜;任郑玲;马学虎;李雪菲;;分离再结合型与内交叉指型微混合器微观混合性能实验研究[J];大连理工大学学报;2016年05期
4 丁涛;王芳;;微/纳反应器的研究现状及发展前景[J];化学工程师;2010年12期
5 刘冠颖;方玉诚;郭辉进;顾临;况春江;;微反应器发展概况[J];当代化工;2010年03期
6 张平;胡亮红;刘永顺;;主辅通道型微混合器的设计与制作[J];光学精密工程;2010年04期
7 童军杰;谢爱霞;岑继文;;喉部结构不对称的微喷管数值计算[J];广东海洋大学学报;2010年01期
8 王灵秀;张仁元;陈观生;李石栋;;旋流式微混合器的制作及性能分析[J];广东工业大学学报;2008年04期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 杜加友;基于热泳和磁泳的细微颗粒惯性耦合分选的研究[D];浙江理工大学;2018年
2 曹全梁;磁靶向系统中磁流体动态特性和行为控制研究[D];华中科技大学;2013年
3 张维;LSPR传感与微流体系统集成化的生物芯片研究[D];南开大学;2012年
4 郑敬茹;微萃取过程中相界面控制机理研究[D];天津大学;2010年
5 张鹏;微流控芯片中多物理场耦合问题的数值模拟研究[D];吉林大学;2006年
6 刘素芬;交叉导流式微型混沌混合器的研究[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王明明;微尺度通道内SO_2气液吸收过程研究[D];西安石油大学;2017年
2 刘华;基于交流动电效应的微混合器研究[D];华中科技大学;2017年
3 高放;被动式微混合器的数值研究及优化[D];浙江大学;2016年
4 李丹;圆形微通道内气液两相传质和反应特性[D];西安石油大学;2016年
5 杜谦;在微流控系统中电磁波驱动粒子的研究[D];贵州大学;2016年
6 付强;一种新型分合式微混合器的结构设计和试验研究[D];浙江工业大学;2016年
7 刘石磊;叶序排布通道微混合器的研究[D];沈阳理工大学;2016年
8 吴玉潘;基于交流电热的微流体混合芯片研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
9 程天琦;新型分合式微通道混合性能的研究[D];西北大学;2015年
10 曲刚;微管内催化制备生物柴油的工艺研究[D];浙江大学;2015年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王瑞金;林建忠;郑友取;;一种新型螺旋式微混合器及其流场的数值研究[J];中国机械工程;2006年13期
2 王瑞金;旋转磁场下磁流变液聚合链的动力学研究[J];机械工程学报;2005年06期
3 王瑞金;氮化铁磁流体的制备与稳定性[J];科技通报;2005年03期
4 王瑞金,林建忠,李志华;影响微槽道流动扩散特性因素的研究[J];中国机械工程;2005年04期
5 王瑞金,王常斌;磁流体技术的工业应用[J];力学与实践;2004年06期
6 王瑞金,林建忠;T-sensor微通道中影响流体扩散因素的研究[J];自然科学进展;2004年09期
7 刘冲,徐征,陈阳,黎永前,王立鼎;面向典型微流控芯片的流场测速技术研究[J];大连理工大学学报;2004年04期
8 仲武,陈云飞;毛细管电渗流微泵的流体动力学的数值仿真[J];机械工程学报;2004年02期
9 邵雪明,颜海霞,辅浩明;两相流PIV粒子图像处理方法的研究[J];实验力学;2003年04期
10 由长福,祁海鹰,徐旭常;显微PIV系统与实现[J];流体力学实验与测量;2003年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 史冬冬;李金贝奇;王瑞金;朱泽飞;;基于混沌混合的分合式微混合器研究[J];中国机械工程;2017年23期
2 高峰;石则满;冯鑫;张亚军;范一强;;微流控芯片中电渗流的数值模拟与仿真研究[J];传感器与微系统;2017年11期
3 郭望城;钱胜;王瑞金;朱泽飞;;磁流体中非磁性颗粒负磁泳操纵的数值研究[J];科技通报;2017年03期
4 杨健健;晏华;代军;张寒松;;磁流变液材料的性能与应用综述[J];化工进展;2017年01期
5 张西宁;尤亚男;王奔;;一种利用磁流体液流变效应的在线动平衡方法[J];西安交通大学学报;2016年12期
6 张慧敏;廖辉良;胡守明;汤辉;赵亚安;;单双层涡轮式搅拌器的流场分析与对比[J];中国农机化学报;2016年09期
7 李婷;马吉恩;章禹;方攸同;;基于CFD的磁流体轴承润滑膜特性分析[J];中国机械工程;2016年07期
8 孙然;赵会军;王小兵;崔海清;;起旋粗螺纹间隙中流体流动特性的PIV实验研究[J];化工自动化及仪表;2016年04期
9 李婷;马吉恩;李兴林;何词;方攸同;;磁流体润滑滑动轴承润滑膜承载特性分析[J];轴承;2015年09期
10 郭枭;李春丽;邱广明;田瑞;;基于粒子图像测速技术的近膜面流场特性[J];农业工程学报;2015年01期
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘兆利;张鹏飞;;微反应器在化学化工领域中的应用[J];化工进展;2016年01期
2 赵玉潮;陈光文;;微化工系统的并行放大研究进展[J];中国科学:化学;2015年01期
3 荣波;李民权;黄成军;赵超;罗军;;一种非对称结构微流体混合器的设计与分析[J];微纳电子技术;2014年08期
4 李学敏;王瑛;尉宏伟;苗雨;;有机化合物的氟化反应研究进展[J];精细与专用化学品;2013年09期
5 王昆;王嘉骏;冯连芳;顾雪萍;;内置阻块型微混合器内流体混合强化的数值模拟[J];化学工程;2010年12期
6 张纪领;赵罗生;;微反应器技术及其应用[J];舰船防化;2010年06期
7 杨燕;刘骞峰;;氟化剂的研究进展[J];中国科技信息;2010年21期
8 刘冠颖;方玉诚;郭辉进;顾临;况春江;;微反应器发展概况[J];当代化工;2010年03期
9 徐昊;魏守水;张敬涛;;一种新型微流体主动混合器的仿真与分析[J];山东大学学报(工学版);2010年03期
10 李勇;王欣欣;王瑞金;;影响微流体混合的因素及微混合器[J];新技术新工艺;2008年07期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴融融;声波对球形粒子的声辐射力研究[D];南京大学;2016年
2 李树贤;非平衡软物质体系中流体力学效应的理论研究[D];中国科学技术大学;2016年
3 卢利强;气固流态化的多尺度离散模拟[D];中国科学院研究生院(过程工程研究所);2015年
4 薛万云;固液两相流运动机理研究及两相流模型在工程中的应用[D];武汉大学;2014年
5 陈治良;温度场中气溶胶颗粒运动与传热传质研究[D];四川大学;2012年
6 刘丛林;金属颗粒在气固多相热流场的动力学特性研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
7 卢晶;轴对称层流扩散火焰温度和烟黑体积浓度检测方法研究[D];华中科技大学;2009年
8 赵海波;颗粒群平衡模拟的随机模型与燃煤可吸入颗粒物高效脱除的研究[D];华中科技大学;2007年
9 段雅丽;格子Boltzmann方法及其在流体动力学上的一些应用[D];中国科学技术大学;2007年
10 王瑞金;微通道中流体扩散和混合机理及其微混合器的研究[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李冬媛;微通道反应器中连续生产生物柴油的工艺研究[D];大连理工大学;2013年
2 张谦;线性Langevin方程的数值求解及其应用[D];湘潭大学;2013年
3 王莉芳;反馈耦合布朗棘轮的定向输运研究[D];沈阳师范大学;2013年
4 王磊;微管内环己烷氧化反应研究[D];浙江大学;2013年
5 吴宏杰;错位通道微混合器流动与混合特性研究[D];北京工业大学;2012年
6 王波;Büttiker-Landauer棘轮和耦合布朗棘轮的输运[D];华中科技大学;2012年
7 何鸿洁;微反应器中含氮杂环化合物的合成以及氧化苯乙烯的催化开环反应研究[D];复旦大学;2011年
8 赵新泊;基于SU-8厚胶工艺的SAR型微混合器设计及实验研究[D];浙江大学;2011年
9 管潇;微流控免疫芯片在病原菌快速检测中的研究[D];第三军医大学;2009年
10 马睿;硅快速深刻蚀技术的研究[D];西安工业大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张跃;张勇超;严生虎;刘建武;沈介发;陈代祥;沈禹凡;;微通道反应器中甲苯连续液相氧化工艺研究[J];现代化工;2018年05期
2 鲁聪达;薛浩;吴化平;付强;文东辉;;3D-不对称菱形被动式微混合器混合特性[J];光学精密工程;2017年09期
3 凌芳;顾小焱;柯德宏;王涛;;微通道反应器的发展研究进展[J];上海化工;2017年04期
4 张宇姣;董力群;张亚军;庄俭;;基于数值模拟的液滴式微混合器性能研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2016年05期
5 张亮;刘晶;张哲;马宁;孙晓朋;;增材制造技术以及在火炸药研究中的现状与发展[J];爆破器材;2016年04期
6 徐润;胡志海;聂红;;微反应器技术在Fischer-Tropsch合成中的应用进展[J];化工进展;2016年03期
7 罗威;廖传华;陈海军;朱跃钊;;生物质超临界水气化制氢技术的研究进展[J];天然气化工(C1化学与化工);2016年01期
8 张雅雅;彭湉;王洪;李桂林;崔建国;;被动式液体微混合器芯片的研制[J];重庆理工大学学报(自然科学);2015年12期
9 何秀华;颜杰;王岩;;内置周期挡板的T-型微混合器[J];光学精密工程;2015年10期
10 蒋伟;;药物合成微反应过程刍议[J];化工管理;2015年24期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 曹侃;一种正交凹槽流道的流动与传热特性及应用研究[D];郑州大学;2017年
2 陈利民;微流控芯片中电渗流动拓扑优化设计方法研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2017年
3 曹孟菁;磁性流体微尺度流动规律实验研究[D];北京科技大学;2016年
4 赵光普;微管道中纳米流体流动及传热研究[D];内蒙古大学;2016年
5 谭德坤;微流道内表面效应对流体流动及传热特性的影响[D];南昌大学;2014年
6 常银霞;基于介电润湿的数字微流控系统中液滴运动性能研究[D];河北工业大学;2012年
7 李经民;热塑性聚合物立体结构微流控器件制作方法及相关理论研究[D];大连理工大学;2010年
8 徐幼林;植保机械混药器及其农药在线混合性能研究[D];南京林业大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王瑞金,林建忠;T-sensor微通道中影响流体扩散因素的研究[J];自然科学进展;2004年09期
2 汪建晓,孟光,陈运西;挤压式磁流变液阻尼器——转子系统的动力学特性与控制[J];机械工程学报;2004年03期
3 付华,傅周东,吴根茂,鲍颖纲;挤压式磁流变体减振器阻尼力的分析[J];机械工程学报;2003年02期
4 温诗铸;关于微机电系统研究[J];中国机械工程;2003年02期
5 周刚毅,张培强;平面旋转场诱导下磁流变液的结构模型[J];化学物理学报;2002年04期
6 贾秀鹏;磁流体在肿瘤学治疗领域的应用进展[J];国外医学(肿瘤学分册);2002年03期
7 蔡毅,由长福,祁海鹰,徐旭常,山本富士夫;模糊逻辑方法用于气固两相流动PTV测量中的颗粒识别过程[J];流体力学实验与测量;2002年02期
8 朱恂,辛明道,廖强;滑移流区任意截面微槽道内流动边界条件对流动特性的影响[J];自然科学进展;2002年06期
9 李战华,周兴贝,朱善农;非极性小分子有机液体在微管道中的流量特性[J];力学学报;2002年03期
10 孙道恒;MEMS耦合场分析与系统级仿真[J];中国机械工程;2002年09期
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1 邓大祥;陈小龙;谢炎林;黄青松;;航空航天冷却微通道制造技术及应用[J];航空制造技术;2017年Z2期
2 鲁聪达;薛浩;吴化平;文东辉;;随机粗糙微通道内部流动与传质特性[J];中国机械工程;2018年12期
3 李寒羿;韩梅;;微通道反应器浅析[J];宁波化工;2018年02期
4 周云龙;杨美;孙振国;;90°Y型汇流下小曲率矩形截面蛇形微通道气液两相流动特性[J];高校化学工程学报;2017年01期
5 许旭东;赵丹;丁国良;胡海涛;;冰箱用微通道冷凝器分相集总参数模型[J];化工学报;2016年S2期
6 凌芳;顾小焱;柯德宏;王涛;;微通道反应器的发展研究进展[J];上海化工;2017年04期
7 赵秀国;徐新喜;苏琛;任旭东;孟令帅;;化生颗粒在人体微通道内悬浮运动的数值模拟研究[J];军事医学;2017年06期
8 马晓燕;刘斌;李晓宇;殷辉;;微通道冷凝器与传统冷凝器运行特性比较[J];制冷与空调(四川);2015年06期
9 潘娜娜;潘艳秋;俞路;贾春燕;徐志;刘万发;桑凤亭;;微通道冷却器内流动和传热特性的数值模拟[J];强激光与粒子束;2016年02期
10 郜帮佶;刘代俊;陈建钧;;板式微通道的液-液两相分离作用研究[J];现代化工;2015年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐元迪;刘赵淼;;Y型微通道内微液滴分裂过程的数值模拟[A];北京力学会第二十三届学术年会会议论文集[C];2017年
2 张成全;施骏业;陈江平;聂圣源;张奎;;微通道冷凝器在家用冰箱中的应用研究[A];2015年中国家用电器技术大会论文集[C];2015年
3 胡国庆;;微通道内颗粒汇聚与分离的机理研究及应用[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
4 谢翠丽;;载流弹性微通道流固耦合的数值模拟研究[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
5 崔丹丹;端木庆铎;王国政;杨继凯;李海斌;;基于湿法腐蚀的硅微通道结构释放技术研究[A];国防光电子论坛第二届新型探测技术及其应用研讨会论文集[C];2015年
6 王清伟;刘斌;邸倩倩;殷辉;;不同热负荷下微通道冷凝器的运行特性[A];2013中国制冷学会学术年会论文集[C];2013年
7 陈灿;陈杰凌;林浪;张仕伟;汤勇;;多孔交错互通微通道的制造与强化传热[A];2015年第五届全国地方机械工程学会学术年会暨中国制造2025发展论坛论文集[C];2015年
8 肖瑶;王晓娜;徐丹;邹玉红;陈卓;;“Y”型微通道分子扩散特性的数值仿真研究[A];高等学校工程热物理第十九届全国学术会议论文集[C];2013年
9 甘伟;许红霞;季辉华;张正龙;张少峰;;标准通道及微通道经皮肾镜碎石取石术在肾结石中的应用效果分析[A];2016年《中国医院药学杂志》学术年会论文集[C];2016年
10 窦晓宁;尚鑫;丁剑波;邢美霞;邵婧;;微通道冷凝器灰堵对冷柜性能及安全的影响研究[A];2015年中国家用电器技术大会论文集[C];2015年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 陈杰;空调将进入微通道时代[N];科技日报;2008年
2 记者 程亮;微通道,有木有?[N];人才市场报;2011年
3 唐鼎 刘龚献 李金堂;空调行业将掀起一场产业大升级[N];常州日报;2015年
4 记者 何超群 曹连荣;并购国外企业 驱动主业升级[N];绍兴日报;2015年
5 本报记者 郭力方;三花股份获大股东12.8亿元资产注入[N];中国证券报;2015年
6 本报记者 董世梅 张岚;40个大奖量度“创新四川”[N];四川日报;2015年
7 记者 颜伟杰 刘刚 通讯员 孙艺秋;一个新产品打开一个新市场[N];浙江日报;2013年
8 李晖 本报记者 万润龙;新兴产业早布局 “盾安”斩获多矣哉[N];中华工商时报;2016年
9 顾华宁 张岚 董世梅;40个大奖量度“创新四川”[N];四川科技报;2015年
10 本报记者 刘云涛;绿色制药迫在眉睫[N];中国医药报;2016年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邓梓龙;分形树状微通道中流体流动特性研究[D];东南大学;2017年
2 张仕伟;分段内凹强化沸腾微通道制造及其性能研究[D];华南理工大学;2017年
3 杜威;微通道内非常规流体液滴生成与界面动力学研究[D];天津大学;2017年
4 王瑞金;微通道中流体扩散和混合机理及其微混合器的研究[D];浙江大学;2005年
5 曹彬;微通道反应器的传递和反应特性[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2005年
6 甘云华;硅基微通道内流动与传热的可视化测量及其规律的研究[D];中国科学技术大学;2006年
7 齐守良;微通道中液氮流动和换热特性研究[D];上海交通大学;2007年
8 李志华;微通道流场混合与分离特性的研究[D];浙江大学;2008年
9 徐浙云;塑料微通道结构制品的成型技术与应用研究[D];浙江大学;2017年
10 金庆辉;微通道电泳芯片系统的原理、方法和应用研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王长亮;T型微通道内气液多相体系模拟与实验研究[D];郑州大学;2018年
2 李婷;微通道中液—液泰勒流的CFD模拟[D];天津大学;2017年
3 李文鹏;微通道反应器中2-甲基萘酰基化反应制备2-甲基-6-酰基萘的研究[D];北京石油化工学院;2018年
4 李玉婷;微通道换热器表面排水特性及换热性能研究[D];天津商业大学;2018年
5 黄博;新型仿生内冷叶片设计与换热特性研究[D];西安理工大学;2018年
6 肖遥;超微经皮肾镜碎石清石术治疗2cm以上肾结石的疗效分析[D];郑州大学;2018年
7 杨颉;可视经皮肾镜、微通道经皮肾镜与标准通道经皮肾镜治疗效果对比分析[D];皖南医学院;2018年
8 姜崇浩;局麻下微通道经皮肾镜取石术对炎症性指标及肾功能的影响[D];河北医科大学;2018年
9 赖文林;面向锂离子电池散热的歧管式微通道热沉设计及性能研究[D];华南理工大学;2018年
10 喻航;T型微通道反应器合成棒状多孔MnO@C及其储锂行为研究[D];广西大学;2018年
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