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微混合器是微流体系统的重要组成部分,在医药、化工、石油、材料和仪器仪表等行业中应用前景广阔。如何实现微尺度下的高效混合是目前的研究热点之一,虽然实现微混合的方法多种多样,但是还没有形成统一的理论,微混合器的设计缺乏有力的理论指导。由于微混合器的尺寸微小、制造困难,其实验耗资大,而且获得的数据有限,因此,本文借助FLUENT软件,采用数值模拟方法,分析不同参数对交叉导流式和超声振动式微混合器混合效果的影响,揭示微混合器实现快速混合的机理,为此类微混合器的设计和优化提供指导。首先,考察了不同结构参数对交叉导流式微混合器混合性能的影响。通过建立一系列交叉导流式微混合器的数值模拟模型,对横截面上液体质量百分比的等值图、横向速度分布与大小、混合浓度标准差及压力损失四方面进行了分析,研究得出入口方向和导流块与微混合器高度的比值对微混合器的混合性能具有较大的影响,而导流块偏置度对微混合器的混合性能的影响相对较小。其次,建立了出口截面混合浓度标准差和入口方向、导流块与微混合器高度的比值及导流块偏置度三者之间的函数关系式,使连续求解出口截面的混合浓度标准差成为可能,为利用数学运算进行此类微混合器的优化奠定了基础。再次,基于文献报道的实验装置和实验条件,开展了气泡超声振动诱导微混合的数值模拟。借助面板运动简化模拟模型,避免了解决多相的难题；采用直接模拟法,分析了单个振动周期的流体速度矢量图,得到超声振动会影响流体各个方向的速度。分别提取并拟合单个振动周期的压降和出口平均速度数据,发现微混合器的压降和出口平均速度与超声振动成同步或异步变化。超声振动不但提高了流体间的对流,而且导致流体间不断交替产生压缩与拉伸作用,从而大大提高了微混合效率。