基于PMMA内嵌三维流道的压电驱动微混合器

为改善微尺度下流体的混合效果,提高微混合器的混合效率,设计制造了一种基于PMMA内嵌三维流道的压电驱动微混合器。该微混合器以双腔串联压电泵为驱动源,结合Y型多拐角螺旋式三维流道,基于PMMA封装键合工艺,在一定温度、压力条件下键合而成。应用CAE软件对结构进行了仿真优化设计,优选出最佳结构参数,最终确定外形尺寸为50mm×35mm×7.2mm。在实验室内进行了脉动和混合效果实验,实验结果表明:当频率为50Hz,输出流量约为1mL/min时,流道内脉动效果明显;压电微泵脉动混合技术和多拐角流道结构促进微流体混合,是一种融合了主、被动混合器特点的新型微混合技术。     

SOR微型混合器的设计及实验研究

为实现微尺度条件下流体的均匀混合，按层流混合原理设计了一种三维结构的新型静态微型混合器.通过在微通道内设置周期交叉排列的导流块，在轴向的压力梯度作用下产生横向的流动，从而在微管道内产生对流体的搅拌作用，达到促进混合的目的.运用计算流体动力学方法分析了静态微型混合器内速度场的分布规律，阐述了发生混合的机理.采用罗丹明染料与去离子水的混合试验检测该微型混合器的混合性能，同时分析了微型混合器的混合效果与结构参数、雷诺数的关系.混合试验表明， 交叉导流式Ⅱ型（SOR Ⅱ）微混合器在低雷诺数和高雷诺数条件下都可以获得好的混合效果，而交叉导流式Ⅰ型（SOR Ⅰ）微混合器只能在高雷诺数条件下获得好的混合效果.     

旋流式微混合器的制作及性能分析

从层流扩散混合机理出发,设计了一种利用流体自身旋转提高混合效益的被动式旋流微混合器.以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为材料,从理论上分析了在超纯水环境中利用螺丝紧固方法实现微混合器基片和盖板之间封合的可行性,并采用SEM对其密封状况进行表征.通过实验,分析了不同混合腔深度对混合器混合性能的影响,得出在一定尺度范围内随混合腔深度的增加,混合器混合性能得到改善的结论. 更多还原     

结构参数对非对齐入口式T型微混合器内混合特性的影响

对非对齐入口式T型微混合器内流动与混合特性开展了三维数值模拟.结果显示,非对齐式入口的布置方式使流体流入通道时在重力方向上出现位移差,增大了流体的接触面积且沿通道轴向方向上出现明显的旋流状运动,从而进一步强化混合.同时,结合数值模拟和田口优化法对影响该微混合器混合性能的3个设计参数进行比较和分析,并结合信噪比的变化确定了非对齐入口式T型微混合器的最佳结构设计方案.这些参数对混合的影响强度分别为:入口通道宽度w>入口通道与主通道高度比h/H>入口通道入流角度α.     

基于MEMS的微流体混合器的研究与进展

介绍了基于MEMS的微流体混合器几年来的研究成果、发展现状和应用前景．微流体控制系统是微机电集成系统(MEMS)一个主要分支,微流体混合器作为微流体控制系统的重要组成部分,可分为静态混合器和动态混合器两类．微流体静态混合器混合机理是以扩散为主,依靠改变混合器中微型管道的几何形状等方法来提高液体的混合效率．而动态混合器原理新颖,在雷诺数较低的情况下仍能实现快速、均匀的混合,适合微型化发展．     

三种不同结构微混合器的性能分析及压损比较

对平面内非对称圆形通道、扇形通道及错位通道3种不同结构类型的微混合器的混合特性进行了数值模拟和分析,讨论在不同雷诺数下,通道几何结构参数对微混合器混合强度及通道压力损失的影响.研究结果表明:在雷诺数大于10时,3种类型微混合器混合强度均随雷诺数增大而增大;在不同雷诺数下,错位通道微混合器混合效果最佳,但其压力损失会相对增大.     

依据马蹄变换的混沌流微混合器

为了实现微流控芯片对痕量试样的快速、均匀混合,依据"马蹄变换"数学模型,对流体进行"挤压拉伸"、"弯曲折叠"和"逆变换-交集"操作.基于此借助符号动力学系统计算出了"马蹄变换"后的李雅普诺夫指数,从理论上证明了,当满足"挤压"幅度0λ1/2且"拉伸"幅度μ2时,上述操作能够在低雷诺数的层流条件下,成功诱发混沌流.在此基础上,设计并制作了一款由4个"马蹄变换"混合单元组成,有效混合距离为13 mm的微混合器.利用COMSOL软件得到的数值仿真结果表明:当Re≥1时,流体的佩克莱数Pe≥10,此时微混合器诱发的混沌流将随着流速的加快而增强,并逐步成为促进混合的主要因素;当Re=10时,经4个混合单元后,试样的浓度方差σ=0.054,混合效果接近均匀.对微混合器芯片进行的可视化测试结果表明,荧光显微镜拍摄到的示踪剂颜色变化与仿真结果中的表面浓度云图一致;而不同pH试样的混合测试结果则证明了,基于"马蹄变换"数学模型设计的微混合器能够产生混沌流且实际效果理想.     

一种新型微流体主动混合器的仿真与分析

针对本文设计的一种新型压电驱动的微流体主动混合器进行建模和仿真,对压电驱动振子进行模态分析,得到其固有频率和振型;以水为流体,对混合器和其内部流体进行流固耦合分析,得到压电振子对混合器内流场的扰动状况;分别在未施加激励和施加激励的情况下,对不同温度的水进行混合仿真实验,得到混合器内不同位置的混合状况。通过比较和分析仿真实验结果,验证了混合器的工作性能。     

雷诺值对T型微混合器中二元流体混合效果的影响

微管内二元流体的混合问题是微流动领域中最基础的问题之一,其应用跨越了当今各个专业领域(如反应,气体吸收,乳化,起泡和调配等的样品制备).T型微管是一种经典的微混合器,本文利用格子玻尔兹曼方法(简称LBM)模拟了该混合器在不同雷诺值条件下的混合效果,并讨论了雷诺值对混合效果影响的条件.     

新型撞击流混合器的速度场测试初探

为进一步分析撞击流混合器混合机理,进行撞击流混合器内流体速度场实验研究.利用三维粒子动态分析仪(3D PDA)对撞击流混合器内部速度场进行测量,同时对测量系统装置和测量基本原理及实验方法进行介绍,给出混合器内流场平均流速、脉动速度等的实验结果.结果表明:撞击区外围时均流速、脉动速度等均呈规律性变化,而撞击区速度分布随时间表现为明显的脉动.     

超声波静态混合器的性能研究

在油田三采工艺中,经常需要使用静态混合器促进溶液与水的混合以达到驱油的目的,因此静态混合器的混合效率对采油的效率有重要的影响。基于目前常用的静态混合器能耗较高但混合效率不高的情况,研发了一种新型的静态混合器。通过数值模拟方法,研究了空化作用下混合器内流体的流动特性,并通过实验研究对数值模拟结果进行了验证,测定了混合器的性能。结果表明,数值模拟结果与实验结果能够较好地拟合;该静态混合器有较高的混合效率和较好的混合效果;该静态混合器压降满足要求,最佳入口流速约为0.14m/s。     

用于生化分析的聚二甲基硅氧烷微混合器

对一种电磁式微腔体混合器的设计、制作及实验进行了研究。从提高其混合性能出发,对混合器进行了动力学分析,得出了适于快速混合的振动模式。结果表明,混合效果是由驱动频率及振幅共同决定的。利用模压工艺制作出适于光学探测的聚二甲基硅氧烷(PDMS) 混合器。利用DE-LIGA工艺制作出的平面线圈,具有结构紧凑,不易脱落等优点。设计的微混合芯片由PDMS混合器、永磁体、光学透镜、平面线圈、微型光谱仪等混合集成,并对振动膜厚度为50 μm的φ6 mm混合器进行定量检测,当混合量为150μL时,动态混合能在5 s内完成。     

三种转子密炼机流体流动和混合特性对比分析

利用有限元法对4WS、4WH 和6WI三种转子密炼机流体的流动和混合特性进行了对比分析。利用UG软件进行三维几何建模,利用Gambit软件进行网格划分,同时采用Bird-Carreau本构模型及Polyflow 软件对三种转子密炼机的流场进行了三维等温数值模拟对比研究。通过对平均速度、轴向速度和剪切速率等进行对比,得到了三者流场的流动规律。同时,利用粒子对数拉伸指数、粒子平均对数拉伸指数、粒子拉伸指数概率、平均混合效率概率和停留时间等参数对三者的分布混合情况进行描述。模拟结果表明,由于6WI转子密炼机本身所具有的特殊变间隙转子结构,更易改变流场的规则流动,其混合性能高于其他两种转子密炼机。     

静态混合器混合效果的测定方法研究

根据静态混合器连续操作的特点。定义描述其混合效果的混合度表达式，并利用不相溶的两相流体混合后的体积等于它们各自体积之和的原理，建立动态求取各组分体积分数和流量分数的计算方法和实验装置．结果表明：利用该方法测定静态混合器的混合效果避免了多点取样，提高了测量的准确性并减少了实验时间，可以用于混合产品质量的在线检测，并为静态混合器的结构设计和工艺设计提供参考依据．     

长短棱长度比对4WS转子密炼机混合特性的影响

4WS转子是一种新型的密炼机转子,其中长短棱长度比是重要的几何结构设计参数。利用POLYFLOW软件,分别对长短棱长度比为2∶1、3∶1、4∶1的4WS型转子密炼机流场进行了有限元模拟。通过粒子示踪技术,对三种密炼机的宏观混合形态进行了粒子可视化追踪。利用流场数据,计算了典型的分散混合和分布混合评价参数,对三种不同转子密炼机内流体的混合效率进行了对比分析,探究长短棱长度比对4WS转子密炼机混合特性的影响规律。结果表明,相对于长短棱长度比为3∶1和2∶1的4WS型转子密炼机,长短棱长度比为4∶1的4WS型转子密炼机分散和分布混合能力均有了较大的提升。     

某静态混合器内气液两相流动及压降特性数值模拟

以某型静态混合器为研究对象,运用CFD软件ANSYS CFX,借助欧拉–拉格朗日方法,在SST湍流模型下进行气液混合性能分析,得到内部流场的流动与压降规律。研究结果表明:气液两相流流经孔盘通孔,强化流体间的相互作用,对气液的混合具有促进作用;随着雷诺数的增加,气液两相流流经混合器的压降呈明显增大趋势,且混合器中局部压降与元件数成正比,当雷诺数大于2.6×105时,两相流在混合器中压降更加显著。     

分子动力学模拟计算有机溶剂的溶解度参数

报道了利用分子动力学模拟手段对17种极性、非极性和氢键有机溶剂的溶解度参数进行计算的结果,并和实验值进行了对比。计算结果表明,非极性溶剂和多数极性溶剂的计算值和实验值吻合良好,相对偏差一般小于1％;而少数极性溶剂和多数氢键溶剂的计算值和实验值间则存在一定的偏差,其中苯酚达到16％。     

柔性染料敏化太阳能电池TiO_2涂层电极的制备及性能研究

分别选用4种常用试剂(乙醇、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙酯以及去离子水)与水热TiO2物料混合制备了具有一定黏结性的印刷浆料,并利用丝网印刷法在柔性ITO/PET导电基板上制备TiO2印刷涂层,经过低温热处理后得到TiO2多孔涂层电极。利用X射线衍射仪、金相显微镜、傅里叶红外光谱仪以及SS50ABA型太阳能模拟器配合CHI600C型电化学工作站,着重研究了印刷浆料的物相组成、4种涂层电极的表面形貌、有机物残余量以及光电性能。结果表明,在n(TiO2)∶n(乙醇)=1∶6条件下,乙醇浆料在柔性ITO/PET导电基板上制备的涂层电极具有较好的光电性能,其开路电压为0.745 V,电流密度为1.897 mA/cm2,光电转化效率为1.48%。     

室内空气中酞酸酯类物质分析的研究

以固相微萃取（SPME）方法为前处理和分离手段采集室内空气中的酞酸酯类物质，进而在GC／MS上对其进行分析测定。通过对SPME中使用的极性与非极性纤维萃取头的萃取效果进行对比．确立了该类室内空气中酞酸酯类物质的分离和分析方法．并且比较了不同环境中室内各种邻苯二甲酸酯类的相对浓度大小。实验发现．与用传统的有机溶剂吸收空气中的化合物的方法相比．该方法可以检测出低浓度邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）．并且简化了实验过程．减少了干扰及有机溶液的使用量．并可以测定出浓度较低的酞酸酯类物质。