【摘 要】
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微反应装置具强化传质过程、提高反应速率的优点，其中，微流体混合器作为微反应装置的重要组成部分之一，其混合性能可影响着目标产物的产率和反应的选择性。因此，微流体混合特性及过程强化已成为各领域的研究热点之一。 本文使用Comsol Multyphysics(@)对雷诺数(Re)在0-40范围内，三种迂回型被动式微混合器(CRMM、DRMM、SRMM)及传统T型微混合器(TSMM)内的宏观混合特性进行
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微反应装置具强化传质过程、提高反应速率的优点，其中，微流体混合器作为微反应装置的重要组成部分之一，其混合性能可影响着目标产物的产率和反应的选择性。因此，微流体混合特性及过程强化已成为各领域的研究热点之一。
本文使用Comsol Multyphysics(@)对雷诺数(Re)在0-40范围内，三种迂回型被动式微混合器(CRMM、DRMM、SRMM)及传统T型微混合器(TSMM)内的宏观混合特性进行数值模拟研究，并通过混合指数对上述几种微混合器的混合性能进行评估。结果表明，对于TSMM结构，流体始终保持稳定层流流动状态，混合完全依靠分子扩散来实现，在扩散系数一定的情况下，Re越大混合效果越不理想;对于迂回型结构，流体在流经弯曲通道时受离心力的作用而形成一对反向旋转的Dean涡且流动方向发生改变，从而诱发二次流动，破坏原有的层流状态，使混合效率显著提升。Re=40时混合效率可达99％，远高于TSMM结构的混合效率。
在对流体宏观混合特性的研究基础上，选择混合性能最优的CRMM结构探究扩散系数(D)及通道宽深比(W/H)对混合效率的影响。研究结果表明，在Re不变时，D值越大或W/H值越小混合效率越高，且随着Re的增加，不同D值与W/H值条件下的混合指数越接近，D值与W/H值对混合过程产生的影响随Re的增加逐渐减弱。其中，D=1×10-9m2/s和W/H=1/4条件下CRMM结构达到最佳混合效果。
采用图片分析手段对CRMM结构内的流体混合进行实验研究，以验证数值模拟中物理模型建立的准确性。实验结果表明，在Re为0-40时,混合指数随雷诺数的增加先减小后增大。
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