光学精密工程
光學精密工程
광학정밀공정
Optics and Precision Engineering
2015年
10期
2877-2886
,共10页
激流控%微混合器%田口方法%微混合%混合效率%正交试验设计
激流控%微混閤器%田口方法%微混閤%混閤效率%正交試驗設計
격류공%미혼합기%전구방법%미혼합%혼합효솔%정교시험설계
microfluidics%micromixer%Taguchi method%micromixing%mixing efficiency%orthogonal experiment design
设计了一种流道内布置周期挡板结构的高效T-型微混合器来提高微流控系统的混合效率.该微混合器结构简单,周期布置的挡板可以有效地缩短流体混合所需的流道长度和时间,混合效率高.安排了正交实验组,利用计算流体力学软件ANSYS CFX研究了流道结构参数对混合效果的影响.采用静态田口分析法对数值模拟结果进行分析.结果表明:流道结构参数对混合效果的相对影响程度排列如下:挡板攻角(θ)＞流道高度(H)＞挡板宽度(L)＞相邻混合单元之间距离(D).根据结构参数对混合效果的影响程度,得出研究参数范围内的最优组合为:θ=75.,H=0.4Wm,L=0.7Wm,D=0.6Wm(这里Wm为流道宽度,等于200 μm).实验显示,结构参数符合最优参数组合的微混合器的混合效果提升显著,雷诺数Re=54时即可实现完全混合(混合指标M＞95％).文中研究了流道结构对进出口压降的影响,结果显示,攻角θ对进出口压降的影响趋势在不同雷诺数下相同,参数H,D亦如此.
設計瞭一種流道內佈置週期擋闆結構的高效T-型微混閤器來提高微流控繫統的混閤效率.該微混閤器結構簡單,週期佈置的擋闆可以有效地縮短流體混閤所需的流道長度和時間,混閤效率高.安排瞭正交實驗組,利用計算流體力學軟件ANSYS CFX研究瞭流道結構參數對混閤效果的影響.採用靜態田口分析法對數值模擬結果進行分析.結果錶明:流道結構參數對混閤效果的相對影響程度排列如下:擋闆攻角(θ)＞流道高度(H)＞擋闆寬度(L)＞相鄰混閤單元之間距離(D).根據結構參數對混閤效果的影響程度,得齣研究參數範圍內的最優組閤為:θ=75.,H=0.4Wm,L=0.7Wm,D=0.6Wm(這裏Wm為流道寬度,等于200 μm).實驗顯示,結構參數符閤最優參數組閤的微混閤器的混閤效果提升顯著,雷諾數Re=54時即可實現完全混閤(混閤指標M＞95％).文中研究瞭流道結構對進齣口壓降的影響,結果顯示,攻角θ對進齣口壓降的影響趨勢在不同雷諾數下相同,參數H,D亦如此.
설계료일충류도내포치주기당판결구적고효T-형미혼합기래제고미류공계통적혼합효솔.해미혼합기결구간단,주기포치적당판가이유효지축단류체혼합소수적류도장도화시간,혼합효솔고.안배료정교실험조,이용계산류체역학연건ANSYS CFX연구료류도결구삼수대혼합효과적영향.채용정태전구분석법대수치모의결과진행분석.결과표명:류도결구삼수대혼합효과적상대영향정도배렬여하:당판공각(θ)＞류도고도(H)＞당판관도(L)＞상린혼합단원지간거리(D).근거결구삼수대혼합효과적영향정도,득출연구삼수범위내적최우조합위:θ=75.,H=0.4Wm,L=0.7Wm,D=0.6Wm(저리Wm위류도관도,등우200 μm).실험현시,결구삼수부합최우삼수조합적미혼합기적혼합효과제승현저,뢰낙수Re=54시즉가실현완전혼합(혼합지표M＞95％).문중연구료류도결구대진출구압강적영향,결과현시,공각θ대진출구압강적영향추세재불동뢰낙수하상동,삼수H,D역여차.
