调查的漩涡流混合室

文摘

这次调查分析了三维动量和质量传递特征引起的微观混合室中的多个入口和一个出口。室由一方棱镜,一个八角形的棱镜,或一个圆柱体。计算结果,提出了速度矢量图和浓度分布表明,腔内的旋转流动在混合指数。粒子轨迹被用来演示旋转和外延当地流动产生稳定的搅拌和配置彩色粒子在出口部分表示在不同代表的混合性能定性。泰勒分散的组合和涡度首次引入了混合成功。各种几何参数和雷诺数的影响的混合特征。圆柱形室的优化设计有4可以找到入口。在大雷诺数下,更多的惯性导致了强大的漩涡流室,和阻尼对扩散的影响减弱,从而增加了混合性能。

1。介绍

在过去的几十年里,微流控设备已经广泛应用于微机电系统和使用强大的工具来执行生物实验。一些产品已经批量生产,如微型泵,micromixer microvalve,甚至微反应器。微流控设备广泛的应用程序开发。这些应用程序包括基因组分析(1,2),化学工程(3),以及" (4]。需要有效的混合各种液体在许多小型多组分流动系统。快速混合可以减少所需的时间进行分析和提高反应效率的工业应用。Micromixer可以集成微流控系统中或作为一个设备。此外,调查micromixers是理解的基础传输现象在微尺度系统。传统上,搅拌和湍流的创造都是用来改善宏观世界的混合特征。然而,很难创建传统的混合机制内的小型系统很少因为雷诺数大于100。

一般来说,由于雷诺数是很低的在微观系统(雷诺数,再保险公司表示惯性比粘性力和表达,入口流速,微通道的水力直径,运动粘度),液体流式微通道通常观察到内部层流流动。粘滞力主导流场,漩涡不能存在于这样的流。由于小几何尺寸和微流体的层流制度分析设备,快速混合不能通过传统的方法来实现。在一个典型的微流体装置,两个或两个以上的混相流体的混合流是由分子扩散,这是由于浓度差和是一个很慢的过程。根据菲克第一定律的扩散,扩散通量的物种扩散系数成正比和不同浓度(5]。此外,混合时间的增加比例的平方值扩散距离,而且取决于扩散的扩散系数复合(6]。为了加快混合,在本质上diffusion-based micromixer,因此,不同液体的接触面积的最大化和最小化的扩散距离。在这些技术micromixers已经开发出来。这些可以分为两组:主动和被动micromixers。虽然活动所需的时间和通道长度小于那些被动混合,混合活性micromixers很难制造,干净,并集成到微流体系统。被动micromixers的明显优势是他们使用任何外部力量除了机制用于驱动流体在微流体系统。

在过去的十年里,研究被动混合micromixers已经进行。阮和吴7micromixers]提供了一个精致的评论和报道micromixers最近的进步发展。由于生成一个动荡的微型装置内液体流动是复杂,被动micromixers主要有两种类型的混合机制,即混沌平流和分子扩散。一个混乱的平流micromixer指单元操作,通过通道截面拉伸和折叠流体卷(8,9]。混乱的挑战micromixers精密加工的复杂的结构。通过考虑分子扩散的特点,有些人注射混合处理,其中一个液态流体注入另microplumes [10]。一些研究提出micromixers基于边界表面的增加,与纹理的概念(11]。这些设计输入流分割成几个窄汇合的溪流和重新加入这些窄流在一起。实现两个液体的接触表面,和它增加了扩散速度。每个液层的厚度与特征扩散长度相比大大减少,降低了混合时间。

平行层压搅拌机和简单的二维结构捏造没有困难,和混合层流流动可以很容易提高。在所有上述研究中,两个代表micromixers被详细讨论。一个设计是一个设备与多个相交的通道。micromixer基于混合分配的原则,提出了由Bessoth et al。12),芯片被用于混合的可行性在毫秒政权了。Hinsmann et al。13还介绍了微观混合设备。流体通过入口分裂和被迫流进入下分离层。然后输入的液体流的主要通道和涨跌互现。改善混合放置障碍物的通道如图1(一)Maeng et al。14创建了流场中断,这减少了扩散路径。一个平面micromixer使用康达效应是由香港设计等。15],Poisseuille流产生垂直方向的流动来实现一个伟大的混合性能。一个被动micromixer使用回收流是由全发明et al。16,介绍了循环流从一边通道入口流。Cha et al。17)提出了混合器为棋盘设计混合图所示1 (b),混合机实现了高混合性能在很短的通道长度通过扩大两个液体液体之间的接触区域。巴贾et al。18报道一个平面被动混合器如图1 (c),这个设计把钻石形的通道内的障碍物拆分和重组流动。

其他设计的主要流分割成几个窄流和重新在一起。首次报道了叠层micromixer科赫et al。19)进行了两次硅混合搅拌机实现良好的性能。混合几何图形,共享一个指状组合型安排进口流,被一些研究者提出(20.,21]。结果表明,几何集中大量液体流是一个强大的微观混合原则。为了增加混合通过减少扩散距离,主流是需要分成几个substreams。在混合器混合利用分配的情况下,压力损失较高,因为窄相交的通道。一个圆形涡micromixer 16给出了切向入口的玻姆et al。22]。液体注入了micromixer诱导旋转流场,和混合可以在更短的时间尺度进行。林等。23)开发了一个三层玻璃旋涡混合器为低。两个入口通道分为8个人渠道切圆室。的高于2.32的值,和一个固有转动效应是诱发的室。一个漩涡micromixer通道有两个分支,一个中央室和一个出口管是由金等。24]。混合物粘度和密度的依赖关系的解决方案是考虑的质量分数。具有成本效益的混合的了,因为回旋流的生成。杨et al。25)提出了一种涡流式micromixer有四个切向入口,利用气动驱动膜生成一个回旋流。0.95混合效率能够达到0.6秒的时间two-membrane布局。一个三维的聚苯乙烯涡micromixer早已证明了et al。26),如图1 (d)。设备使用一个入口,一个垂直油缸,一个出口。结果与二维方形波通道的混合性能。

涡micromixer,许多substreams需要提高两个或两个以上的混合自混合流体流发生由于分子扩散。减少压力,增加两个液体的接触面积,内的混合室micromixer是强加的。在以前的工作22,23),八到十六个入口被用来注入两种不同的液体混合室。入口利用越多,更重要的是可以看到旋转的影响。然而,实验仪器将更复杂,以提供所有这些入口流。进气通道的数量的影响还没有被详细研究。在所有上述研究,混合几何图形对流动特性的影响在涡micromixers没有调查。混合机的几何效应影响液体流动,所以混合的成功很大程度上取决于这一效应。在流体力学中,涡度被认为是单位面积上的循环点流体流场。除此之外,而两个流体流动在一个平坦的通道,对流和分子扩散导致混合性能由于泰勒分散效果。径向弥散和涡流使混合成功,也没有先前的研究检查了漩涡内的流动和混合表演micromixer利用泰勒涡度和色散的概念。搅拌混合设备的性能的表征通过CFD模拟被描述在许多出版物。 The particle trajectories are used to numerically study the mixing and fluidic behaviors by chaotic advection inside the microchannel. Therefore, understanding the fluid flows in vortex micromixer by utilizing the particle trajectories is of marked importance in the related fields of microfluidics.

本研究的目的是展示设计的纹理micromixer对广场棱镜,一个八角形的棱镜,或一个圆柱体,加上几双入口和一个出口。三维流体字段是用来描述微流控系统中的流动特性。旋转流的影响混合表演表达的粒子轨迹,涡度资料、浓度分布,以及混合索引。各种几何参数的影响和重新混合特征也被调查。

2。数学模型

图2示意图描述了分析的基本配置。物理问题是液体进入混合室和在指定的速度从多个切向入口,然后从出口流出通道中央室的位置。物理域是一个三维体积组成的直角棱镜,一个八角形的棱镜,或者一个圆柱体。进气通道的宽度,进气道的高度。此外,的高度是出口通道的长度和宽度吗。域的边界表面固体、刚性和不透水墙。假设达到稳态室和渠道;浓度的变化不修改粘度和流体的密度;通道墙壁是假定为光滑。表面张力的影响之间的相互作用两个蒙面的混合液在重力和密度的影响。在地球上,混合液有效结合成一个相对同质(均匀分布)的解决方案(27]。没有真正的接口,当液体完全混相。表面张力部队在这项研究中被忽视。

要解决的方程是连续性方程,navier - stokes方程,和物种的守恒方程以及相应的边界条件。采取了以下假设获得这个问题的合适的数学公式。(1)流体流动是牛顿和层流。作为合理假定,以来的流体是不可压缩的速度中遇到这种类型的流量预计将明显低于液体的声波速度。(2)液体的热物理性质都要评估的固定参考温度300 K。(3)重力可以忽略不计。(4)中性和nonpenetration条件通常遇到在固体表面。

质量守恒定律和动量方程解决了确定液体的流场。在象征性的符号,连续性方程可以表示如下: 在哪里流体速度矢量。

连续的动量方程的模拟是一个质点的牛顿第二定律。在动量方程表示为象征性的符号 在哪里是流体密度,是压力,流体的粘滞性。

物种等运输压力流发生的对流和扩散所描述的,可以结合物种对俩散方程。象征性的符号diffusion-convection方程 在哪里扩散系数和质量浓度。这个方程必须一起解决(1)和(2)为了达到计算速度场之间的耦合的解决方案和浓度分布。

液体进入混合室从多个切向入口,然后从出口流出通道的中央位置。流体绕垂直轴的旋转可观测到的。雷诺数在物理领域中,再保险,表明惯性力的比例由于粘性流体绕垂直轴的旋转力。惯性的影响在迪恩和Taylor-Couette弹性不稳定流动进行了通过一个线性稳定性分析(28]。表明,当内圆筒的旋转驱动Taylor-Couette流,雷诺应力产生能量,因此是不稳定的,而对于流仅由外筒的转动,雷诺应力消散的能量,从而稳定流动。轴对称流的稳定在零雷诺数也分析(29日]。惯性对轴对称扰动的影响研究,表明惯性倾向于破坏。micromixer是液体的物理系统进入混合室固定墙从几个切向入口,然后从出口流出通道的中央位置。所以惯性力会破坏一个系统,然后可以增强的混合性能。另一方面,粘性力倾向于稳定系统和抑制扰动,如扩散。

3所示。数值分析

为更好地理解流体流动和混合机的混合特征,计算流体动力学包,CFD−ACE +,使用有限体积方法是利用模拟三维流场以及双流体混合。非线性稳态算法用于水动力计算,并应用一个线性稳态解决diffusion-convection方程。入口边界条件设置为相同的恒定速度两个液体,和出口被认为是一种恒压条件。用户标量模块使我们能够计算物种的运输。在这项研究中,假设流体体积的传输机制和物种不影响速度,或任何其他计算字段。对于标量,广义边界条件为: 狄利克雷边界条件的入口,设置为0,设置为1,设置为1(物种)或0(物种B)。

本研究考虑三种不同配置的流系统。一般的配置由一方棱镜,一个八角形的棱镜和一个缸(由图3)。采用三维结构化网格。计算域的网格系统选择保证正交性,光滑,防止数值散度和较低的纵横比。可怜的网格系统可以提高数值扩散效应。由于离散化数值错误输运方程中的对流项的集中领域引入一个额外的,非物质的扩散机制(20.]。这种所谓的数值扩散可能会主导扩散传质计算网格。高阶离散化方案减少数值错误。数值扩散强烈依赖于流速的相对取向和网格细胞,它可以最小化通过选择网格细胞边缘平行于当地的流速。关于我们的网格系统如图2,可以减少数值扩散全面的计算结果。最小化的影响混合网格,网格密度增加,直到混合指数变化不大,5%。

采用SIMPLEC方法为压力速度耦合,然后所有空间离散使用二阶逆风方案执行。的代数多重网格(AMG)解算器是利用压力校正,而使共轭梯度平方方法(CGS)和预处理(前)解算器是用于修正速度和物种。解决方案被认为是聚合所有的独立变量的相对误差小于10⁴间清洁工和。

网点获得的CFD软件的横断面图像转换为文本格式。混合的均匀采样部分评估通过确定混合指数被定义为溶质的浓度 我是集中值(0和1之间)采样部分,我呢₀集中值在进口飞机吗₀,浓度的平均价值在采样部分。混合指数范围从0混合1完全混合。

4所示。概念设计

在本节中,介绍了三维旋转micromixer设计理念。从涡micromixers上的初步研究,液体产生的强烈旋转运动。设计一个纹理micromixer室,加上几双入口和一个出口,就是证明。圆柱腔的直径等于800μm。切向室的入口,出口位于中部地区的商会。宽度、W和高度,H,入口设置的值为100μ米,宽度、长度和高度的出口设置在100的价值μm。所有的入口都是对称与混合室的中心轴。流体属性设置为物理和热力学性质的水,扩散系数,的,米²/ s,运动粘度,的,米²/ s,密度,1×10³公斤/米³。流体与红色代表物种,和蓝色的液体物种B .物种的浓度规范化作为入口1和0的物种和物种B,分别。使用上面的参数值,除非指出。

一个条纹线的定义是一条线形成的粒子通过给定位置的流场(30.]。源源不断的条纹线配合流线条和粒子轨迹。这些条纹线可以被视为粒子的轨迹从入口到出口的特定位置,用于描述micromixer内部的流场的性质。图4描述了条纹线的液体流过圆柱形室入口速度的0.75 m / s, 100室的高度μm。对应的是75。粒子的初始位置显示为“+”标志所示的数据。液体进入室在切线方向上,几乎是单向流动。随着流体的临近其他入口的液体,液体是偏转和形成顺时针漩涡(图4(一))。这些条纹线与室的中心对称。旋转流场的观察和对混合机的出口(图扩展4 (b))。如数据所示4 (c)和4 (d)轨迹非常普通。因此接口的伸展可以,旋转和外延当地流动可以产生稳定的搅拌室。

为了执行一个全面分析涡micromixer中的传质机制,利用横截面浓度分布来演示混合特征。浓度分布为圆柱形混合室图所示5。两个液体的浓度分布预测认为从顶部和八个横断面领域提出了数字5(一个)和5 (b),分别。为了提高混合两种不同的液体进入交替四个入口。进气道是切向混合室,和一个旋转流场诱导由于惯性力,如图5(一个)。液,满足其他液体,入口附近的B, B和两个液体的界面变得弯曲。两个液体的接触面积增加。两个液体进入出口通道。因为出口的面积远小于室,两个液体出口通道的扩散距离变得越来越小,混合可以提高。两个液体流无关地室,室内顺时针流动。自出口位于中部地区的商会,液体会流出的出口通道,形成涡流。流角向和径向方向都是重要的。而两个液体在毛细管流动,对流和分子扩散导致混合性能由于轴向色散效应。这就是所谓的泰勒分散。 In this micromixer, the height of the chamber is small, and the shear force establishes the radial concentration gradient enhancing the mass transport rate in the radial direction. The radial dispersion effect can be observed in Figure5 (b)。这个系统显示了混合特征类似于泰勒分散、扩散和对流与贡献。结合径向弥散和涡流使混合成功。在流体力学中,涡度的旋度是流体的速度。它也可以被认为是单位面积上的循环点流体流场。它是一个矢量,它的方向是流体沿轴的旋转。所以室体积内的涡度的值可以被视为涡流的指示器。图6(一)显示了涡量分布与汽缸室的三个代表性的区域,如图一样的情况4。它提出了中部地区附近的涡度要大得多的室,比其他地区的出口渠道。所以液体的转速是最大的中心,与中心的距离逐步减少。涡度很大程度上取决于速度梯度混合器。液体进入出口通道,通道的墙壁附近速度的梯度变大;涡度增加更多。如图6 (b),沿中心轴涡度室的底部增加,达到最大值附近出口通道的入口,然后减少出口的位置。涡流是加强更多的出口通道的入口处;接触区域的液体可以进一步扩大。

为了理解混合器内的双流体混合,利用速度矢量平面展示的旋转流体流动。图7说明了混合和流动特性八点截区域从室的底部呈现在图4。横截面积图的位置7(一)是25μ从室的底部。之间的距离后,从数据7 (b)来7 (h)是25μm分开。浓度分布和矢量飞机所示。对混合的质量传输机制,两种液体无关地流入室和生长速度的径向分量,因为液体流经出口通道。这两个组件导致整体旋转流场内部的室。液体流顺时针,以及它们之间的接触面积增加,如图7(一)。室的中部地区,混合性能很好。旋转效应随着液体离开室的底部。从中部地区混合地区传播,混合变得更好,呈现在图7 (b)。而液体方法室的顶部,混合区域缩小由于无滑动条件室的墙壁。然而,旋转效应增加,如图7 (c),混合增强更多。在室的上墙的位置,混合的模式特征,如图7 (d),类似于图中的模式7(一)。室的流体的流通是清楚地观察到。附近的最大速度也显示室的中部地区。的液体进入通道出口。分子扩散的距离是减少更多的液体流室的通道。因此,旋转流达到优越的混合。两个液体界面面积的增加可以促进基于扩散传质。两个不同液体之间的界面区域的配置micromixers发挥重要作用。如图8两种液体的界面区域。界面区域代表的区域集中在采样部分的价值等于浓度等于0.5。由于圆柱腔的混合器,如图4,两个液体之间的界面区域拉伸。四个入口和一个出口在混合器研究显示固有转动效应的影响;发现界面层拉伸成螺旋形地入口通道和路口的腔室的中部地区。两种液体之间的界面区域扩大,和创建稳定的搅拌流,利用提高混合表演。

5。结果与讨论

本研究解决micromixers液体液体浓度的分布,以及不同几何参数的影响进行动量和质量传输的解决方案。也研究了不同雷诺数的影响流体的动量和质量传递特性的混合指数和浓度分布。在以下micromixers具有不同几何钱伯斯对广场棱镜,八角形的棱镜,汽缸与四个入口和一个出口研究显示固有转动的影响对混合的影响。

下面是一个比较的动量和质量传递混合室与不同的配置和检查各种几何参数对混合的影响结果。正确的方棱镜的长度等于800μm。八角形的棱镜的每条边的长度约为200.63μ米,两个八角形的棱镜的两端之间的距离等于800μm。气缸的直径等于800μm。图9总结了混合各种配置的结果。所有入口的速度等于0.75 m / s,混合室的高度,,是100μ米,以及进气道的高度。两个液体的浓度预测资料认为从顶部和截面。列出相应的结果从左到右的钱伯斯是正确的平方棱镜,八角形的棱镜,分别和气缸。相应的混合出口指数为0.881,0.877和0.893。室的径向扩散影响的配置混合室。在图9(一个),两个液体的界面可以清楚地观察到。径向弥散的影响是最小的情况下的广场棱镜。从图中所示的结果9 (c)附近,混合液体分散室的中部地区,以及径向弥散的影响是最大的气缸。涡流是加强更多的接触区域的液体的圆柱形室可以进一步扩大。结果表明,固有转动效应是增强与圆柱形室micromixers,这使得这搅拌机一个有效的旋涡混合器。

执行混合指数越高,不同数量的水湾用于调查的混合特征的钱伯斯micromixers八角形的棱镜,如图10。结果8 4和2水湾入口速度,等于0.25 m / s, 0.5 m / s, 1 m / s,分别介绍了数据10 (),10 (b),10 (c),分别。水湾的数量等于8,两流体的接触区域急剧增加。出口的横截面积形状的广场,和8个入口混合使用。发现混合特征的模式不对称对室的中心。红色的液体(物种)方法的入口蓝色液体(物种B),偏转,形成顺时针漩涡。然后它流入出口通道的入口。物种B的流体与流体的物种共同的进气室,偏离的地方也形成一个顺时针漩涡。然而,入口速度很小(0.25米/秒),并直接进入出口通道。旋转的效果如图所示10 ()。图10也描绘了条纹线室的液体流过八角形的棱镜。这是显示在图10 ()物种的轨迹B所示的情况下非常类似于数据10 (b)和10 (c)。然而,物种的轨迹不同物种的轨迹b的情况下4个入口,两个液体的接触区域减少。由于大入口速度(0.5米/秒),它围绕着中部地区在较长的路径和混合的结果大地区创建。2入口的情况下,两个液体的接触区域显著减少,只和界面层存在共同的物种的入口和美国商会联合沿对角线。相应的混合指数与8室,4和2入口是0.676,0.785,和0.681,分别。4的混合室入口显示最大的混合索引这些micromixers之间。所以与4室的优化设计可以找到入口。本研究分析了三种不同配置的微流控系统通过数值模拟。结果与之前的作品相比(23,24]:纹理micromixers缸,再加上一个或四双入口和一个出口。结果各种总入口流速对混合性能呈现在图10 (d)。因为惯性力的液体非常小,可以忽略不计流量小于0.5 mL / min,混合是由纯粹的分子扩散。流之间的接口是大的圆形涡micromixer 8切向入口。你会发现混合micromixer是最高的。流量大于0.5时,增加惯性力增大旋流。涡中的混合micromixer 2提高切向入口。我们设计的混合器与4入口可以执行对流量的范围从0到1.2毫升/分钟。

室高度的影响,出口通道长度,在圆柱形混合室,呈现在图11。各室高度预测的混合指数(上部)和在不同通道的长度(底部)。列出相应的结果从(1)到(4)室高度等于100μ米、200μ米、300μ米,400μm,分别出口通道的长度是100μm。和相应结果列出(5)为通道长度(8)等于100μ米、200μ米、300μ米,400μm,分别与100室的高度μm。室的混合指数降低,然后增加缓慢,因为涡流弱长度较大的情况下。然而,体积较大的接触区域室正在增强。可以提高混合,混合指数开始增加为例(3)和(4)。而两个液体进入出口通道,流体的轴向流动是主要的旋转液体沿着通道几乎是常数。增加通道长度的接触区域扩大;然后混合指数提高。

图12情节的影响不同入口速度的搅拌混合室的高度是100μm。他们不仅microchamber内的混合,而且旋涡混合器的指数。惯性力是非常重要的入口速度1 m / s时,对应的是100。因为墙上切向进气道的室的墙壁和惯性力驱动液体流动,流体与其他液体,并有很强的惯性。大的惯性力引起的流体进行快速和大顺时针涡旋形成。惯性力会破坏系统,而粘性力倾向于稳定系统和抑制扰动,如扩散。从再保险的定义,强大的惯性导致强大的涡流室,和阻尼对扩散的影响减弱。可以增强的混合性能。再保险入口速度降低而减小,粘滞力成为主导。惯性效应不是很明显,和混合区域的面积上墙却降低了。惯性力是非常微不足道的入口速度是0.1米/秒。 The competition between inertia and viscous force permits the shape of the interface to be clearly observed. It is extremely apparent that the mixing index is the lowest. Because the mixing at a position depends on the upstream history of the flow, the vorticity history determines the mixing performance at a cross-section of the channel. A vortex index represents the vorticity history of a flow [14),引入我们的研究。入口速度的影响涡指数绘制在图12 (d)。入口速度代表着一个庞大的再保险。在低再保险公司,液体的粘滞力大于惯性力;因此,惯性可以被忽视。条纹线的中心两个入口上面的图所示12 (d)几乎直接向出口。没有回旋流可以观察到。这就是所谓的不旋转。当再保险15 100−,惯性力和粘性是重要的。条纹线所示图右上角的一面12 (d)偏转。可以创建旋转和拉伸流室,和增加两种液体之间的界面。因此,混合性能也得到改善。

micromixer的粒子轨迹在不同进口速度。粒子的粒子轨迹跟踪从入口到出口的特定位置。在图(13日),粒子释放四个入口部分从入口。三行位于中央线的横截面,在中央线的偏移量的25 - 35μ米,被选中。24粒子每行选择。彩色粒子在出口部分的配置可以代表混合性能定性,并表示在100年,50岁和10的数字13 (b),13 (c),13 (d),分别。粒子标记与一个特定的颜色。红色代表物种的粒子和粒子与蓝色物种b的粒子分布,容易理解,self-rotational效果非常先进的再保险100和粒子分布的模式非常不规则。粒子具有不同颜色分布在整个截面。然后混合可以提高。而入口速度降低的价值0.5 m / s,对应于一个50,四个spiral-like模式是在出口截面创建的。显然,micromixer拉伸流动的方向角,可以看到,两种液体的界面增强。这些顺时针模式比这些更有序的100年。和类似的模式可以看到出口截面图12 (b)。没有观察到旋转效应的再保险10(如图13 (d))。粒子分布的模式非常简单,就像直线一样。交换两个液体是可以忽略的,混合很差。

6。结论

本研究调查了三维动量和质量传递的稳定的行为在微观室由直角棱镜,一个八角形的棱镜,或者一个圆柱体。研究研究了使用有限元方法计算流体动力学软件。结果给出了粒子轨迹、涡度资料、和浓度分布表明,腔内的旋转流动主导混合指数。利用粒子轨迹证明被转动和外延当地流动产生稳定的搅拌,径向弥散的结合和涡流使混合成功。各种几何参数和入口速度的影响在详细讨论了动量和质量传递机制。此外,数字的入口明显影响混合特征。通过使用更少的水湾混合指数降低。大量的水湾,可以看到明显的旋转效应,因此,混合指数较高。它也表明,力由惯性混合有至关重要的影响。在高雷诺数,惯性,导致更多的涡流室和减少阻尼对扩散的影响,从而导致更高的混合性能。最后彩色粒子在出口部分的配置适用于定性预测micromixers的性能。是特别重视物理现象的定性分析,将微流控组件的研究在工业应用中受益。

确认

作者要感谢国家科学委员会中华民国号合同下的财务支持这项研究。NSC - 020 - 021 96 - 2221 e。我们也感谢国家高性能计算中心的计算机时间和设施。

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