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- 27 -第2期入口缓冲挡板对洗涤器内流动特征的影响陈秀珍（中海油石化工程有限公司，山东 青岛 266100）[摘 要] 当洗涤器入口流速较大时，通常需要在入口处加缓冲挡板，这将直接影响洗涤器内的流场。
本文对不同型式的缓冲挡板的影响状况进行了数值模拟，结果表明：加缓冲挡板能够避免产生过大的水平速度，从而避免液滴撞击壁面导致减弱洗涤效果；同时有竖直弧形和上部水平挡板时，洗涤器内气体以竖直向上流动为主，该流动状态有利于提高液滴在洗涤器内的停留时间，强化气液接触和反应，进而改善洗涤效果。
[关键词] 洗涤器；缓冲挡板；流动特征；气液流动作者简介：陈秀珍（1989—），女，山东东营人，硕士研究生，助理工程师，从事压力容器设计工作。
(a)(b)(c)图1 洗涤器及缓冲挡板结构尺寸洗涤器是一种常用化工过程设备，工作时在罐体上部喷入液滴，液滴在向下运动过程中与下部通入的气体接触反应，从而除去气体中的有毒有害成分[1,2]。
处理量较大时，入口流速较大，为保证设备安全，通常需要在入口处加缓冲挡板。
缓冲挡板的存在会显著改变入口处的气体流动状态进而影响洗涤器内的流动特征，研究者对工作原理相同的喷淋塔入口型式进行的研究表明，不同入口型式会通过影响塔内流动进而影响工作效率[3-5]。
到目前为止，尚未有研究关注缓冲挡板对洗涤器内流动特征的影响。
本文拟以某石化公司改造项目中硫雾洗涤器为例，分别采用不同的入口缓冲挡板结构，利用计算流体力学方法对其内部流动状态进行数值模拟研究，同时对液滴的受力及速度进行分析，确定挡板结构对洗涤器的影响规律。
1 模拟方法1.1 建模及网格划分根据SH/T 3098-2011《石油化工塔器设计规范》，缓冲挡板包括两种型式，结构及尺寸如图1所示，本文分别对无缓冲挡板、A 型缓冲挡板和B 型缓冲挡板进行研究。
根据硫雾洗涤器结构，对其中间流动区域进行三维建模和网格划分，如图2所示。
筒体直径为800mm ，总高2400mm ，气体进口位于中间位置。
t形微通道结构中的流体混合规律T形微通道结构是一种常见的微流体混合器，用于将两种或多种不同的流体混合在一起。
在这种结构中，流体通过两个进口进入T形通道，在通道内发生混合作用，然后通过一个出口离开。
T形微通道结构的设计和流体混合规律对于高效的混合非常关键。
在T形微通道结构中，混合的规律主要由以下几个方面影响：1.流体动力学效应：在微观尺度下，流体流动呈现出与宏观流体不同的特性。
流体的惯性效应较小，粘性效应和表面张力效应较大。
这导致流体在微通道内的流动具有较高的黏度和较小的湍流程度。
这些流体动力学效应对混合过程产生了重要影响。
2.对流混合：在T形微通道结构中，两种或多种流体在进入通道时，在流体动力学效应的影响下快速混合。
由于流体的黏性，流体之间难以快速分散和扩散。
因此，在相对较短的通道内，混合主要通过对流传质进行。
流体在通道中快速混合，形成用于混合的边界层，然后这些混合的边界层进一步混合形成更大的混合区域。
3.扩散混合：在对流混合之后，混合结果可能不均匀，存在一些区域的浓度差异。
这时，扩散效应起到重要作用，将浓度差异减小。
扩散混合是在流体分子之间的随机运动下进行的。
由于分子的热运动，流体分子会自发地从浓度较高的区域向浓度较低的区域扩散，直至达到更为均匀的浓度分布。
4.体积膨胀效应：在T形微通道结构中，由于进入通道的流体体积不同，流动速度也不同。
在进入通道的交叉口处，流体会发生相对的挤压和膨胀。
这种体积膨胀效应会导致流体流动发生转向和扩散，从而促进混合。
综上所述，T形微通道结构中的流体混合规律主要包括对流混合、扩散混合和体积膨胀效应。
这些效应相互作用，共同促进流体的混合，使得流体在较短的通道内实现较高程度的混合。
流体混合规律对于设计高效的微流体混合器非常重要，可以通过优化通道的尺寸、形状和入口条件等方式来提高混合效果。
挡板对四模块可调进气道特性的影响李永洲;张蒙正;路媛媛;南向军【摘要】针对RBCC发动机Ma=2.5～7.0宽范围工作要求,设计了顶板部分可调的四模块二元变几何进气道,并研究了挡板对其总体性能和流场结构的影响.数值计算结果表明:进气道整个工作范围内总体性能较优,特别是流量捕获能力.带挡板时进气道流场基本保持了二维特征,不带挡板时两侧具有明显的三维特征,压缩效率降低,流量系数显著下降.带挡板时进气道左/右模块性能基本相等,不带挡板时左/右模块差别明显,与右模块相比,左模块基本保持了二维流动特征,压缩效率明显更高.【期刊名称】《火箭推进》【年(卷),期】2016(042)002【总页数】7页(P47-52,63)【关键词】RBCC;高超声速进气道;宽马赫数;变几何进气道【作者】李永洲;张蒙正;路媛媛;南向军【作者单位】西安航天动力研究所,陕西西安710100;西安航天动力研究所,陕西西安710100;西安航天动力研究所,陕西西安710100;西安航天动力研究所,陕西西安710100【正文语种】中文【中图分类】V434-34火箭基组合循环（Rocket Based Combined Cycle，RBCC）发动机［1-6］是将火箭发动机和吸气式发动机有机地组合在一起，具有高推重比和高比冲的优势。
相对TBCC和ATR等其它组合推进系统，RBCC具有更宽的飞行空域、速域以及多种工作模态，寻求适应这种工作要求的进气道设计方案是其关键技术之一。
对工作在Ma=4.0～7.0的双模态冲压发动机，由于高低马赫数时的性能协调相对容易实现，因而普遍采用结构简单的定几何方案［7］。
但是，随着工作范围的拓宽，定几何进气道难以满足宽范围的性能要求。
鉴于变几何进气道在宽马赫数范围内的性能优势，一些典型高超声速飞行器均使用了变几何结构，如X-43A采用了转动唇口形式［8］，法国的LEA斜向平移整个唇口板［9］。
对于工作范围更宽的RBCC发动机进气道，美国Aerojet公司提出的Sturtjet发动机是通过转动整个顶板来调节喉道的面积来适应宽范围工作［10］。
微化工技术是实现化工过程强化的重要方法，是实现高效、安全、环境友好的化工生产新兴技术，已经成为化学工程与应用化学学科中一个新的发展方向。
近年来，随着微尺度下“三传一反”研究的深入，微尺度下流体的运动规律得到了更深入的揭示和运用，微通道反应器（包括微混合器、微反应器和微换热器等）也逐渐成为化工领域进行科学研究和工业生产的重要手段。
下面主要为大家介绍一下微化系统的主要原理。
常规化工设备内，流体流动、混合的特征尺度一般都在毫米到米量级，而微化工系统内流体的特征尺度在亚微米到亚毫米量级，研究者常把这一范围内的空间尺度称为微尺度。
微尺度下流体的传递距离大幅缩短，流动方式大多为层流，影响流动的主要作用力是惯性力、黏性力和界面张力，因此微尺度流动过程存在未知性和特殊性。
在微化工系统内，多相流体在微结构设备内能够可控地实现破碎和聚并，流体在微尺度基本作用力和微结构单元的作用下会产生多种形态的流型，流体的分散尺度可以通过微结构设计和操作条件的选择进行调控。
以化工过程作为对象的微系统我们把它叫做微化工系统，具体指以微米级部件作为核心的反应、分离、混合设备所构建的的一套工艺系统。
与传统的釜式装置、大型塔装置有所不同的是，它采用的是一精细化、集成化的思想，并且具有低能耗、高效率、安全性高的特点。
而微化工系统的设计与开发在不降低设备处理能力的前提下，将化工设备小型化，通过增强系统传递。
混合以及流动过程速率以及可控性缩短分离反应完成时间，实现化工过程的绿色、高效、安全。
微化工系统设计与开发的核心内容在于内部的微米级通道、沟槽以及筛孔等结构待遇按。
微结构单元当中，流体以微米级作为流动的特殊尺度、同常规的尺度相比，微米级尺度有着一定的差异性，微米级尺度下，一些常规尺度的作用力，比如重力等都不再发挥作用；一些大型设备当中的非主要作用力在微尺度环境下成为了主导流动的作用力，例如界面张力。
微化工系统设备当中，微尺度的空间中有着许多新型的多项流，既有着混乱分散流型以及规则分散流行、又有着稳定的连续流型。
第38卷第2期2020年4月轻工机械Light Industry MachineryVol. 38 No. 2Apr. 2020[研究.设计] DOI:10_3969/j.issn. 1005-2895. 2020.02. 004表面张力驱动下挡板对微通道混合效果的影响唐钧屹，陈晔(南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京211816)摘要:微流控系统由于微通道尺寸变得越来越小，所以原先传统的外力驱动方式遇到了很大的困难。
而表面张力驱动微流体不需要任何外部能量源，对于设备小型化和集成化非常有优势。
课题组通过对微混合通道内设置挡板，改变挡板 的结构参数，通过数值模拟来研究表面张力驱动下挡板结构参数对混合效果的影响。
研究结果表明：设置了挡板后微通道的混合效果显著提高；同时随着挡板结构参数的改变，微通道的混合效果也随之呈现出一定的变化规律。
挡板的设置扰乱了微流体的流动，使得流体间的界面接触变多，混合效果得到提高。
关键词：微混合器；表面张力驱动；挡板;混合效果；数值模拟中图分类号:TH703 文献标志码：A文章编号:丨005-2895(2020>02>0018*06Effect of Baffles on Mixing Performance of Surface-Tension-Driven MicroChannelTANG Junyi，CHEN Ye(School of Mechanical and Power Engineering,Nanjing Technology University,Nanjing 211816,China)Abstract：As the size of microchannels of the microfluidic system becomes smaller and smaller,the traditional external force driving method has encountered great difficulties.The surface-tension-driven microfluid does not require any external power source,which is very advantageous for miniaturization and integration of microfluidic devices.By setting the baffle in the micro-mixing channel and changing the structural parameters of the baffle,the influence of the structural parameters of the baffle driven by the surface tension on the mixing effect was studied by numerical simulation.The results show that the mixing effect of the microchannels with baffle is significantly improved.At the same time,with the change of the baffle structure parameters,the mixing effect of microchannel also presents a certain variation law.The setting of baffle disturbs the flow of the microfluids,making the interface contact of the fluids more and improving the mixing performance.Keywords ：micro-mixer；surface-tension-driven；baffle；mixing performance；numerical simulation如今微流控系统因为其巨大的潜力已经被广泛用 于生物化工等领域。
板式震荡混匀器原理
板式震荡混匀器，又称为平板振荡器或平台摇床，是一种实验室常用设备，主要用于混合、振荡和孵育各种容器内的样品，例如培养皿、微孔板、烧杯等。
其工作原理主要基于以下几点：
机械振动：板式震荡混匀器通常包含一个电动马达驱动的偏心机构，当马达启动时，通过传动装置带动平台以一定的频率和幅度进行往复或圆周运动。
这种运动使得放置在平台上的样品容器也随之振动，进而促使容器内液体或者悬浮颗粒产生连续的涡旋状混合，达到均匀混合的目的。
可调参数：大多数板式振荡混匀器允许用户根据实验需求调整振荡速度和时间，有的还具备恒温控制功能，可以在振荡过程中维持样品处在特定温度条件下，这对于细胞培养、酶反应、免疫分析等生物化学实验尤其重要。
多样化的承载方式：平板上可以配置不同类型的固定夹具或垫片，适应不同形状和尺寸的容器，确保在振荡过程中样品容器稳固且能够有效混匀。
低噪音与稳定性：为了保证实验过程中的平稳运行以及减少对实验室环境的影响，这类混匀器设计有减震系统，能够在高速振荡下保持较低的噪音水平和良好的稳定性。
总结来说，板式震荡混匀器是通过电机驱动平台产生的规律性物理运动，来实现对各类实验室容器内样品的高效、均匀混合，并结合可能的恒温和定时功能，为实验提供适宜条件下的精确处理。
混合器原理与应用1、多效混合器多效混合器是在吸收多层高速搅拌技术的基础上，创新设计了连续式双腔合设备，该产品上腔为分散腔，下腔为混合腔，分散和混合两腔一体设计，分散混合连续同步进行。
多效混合器主要是针对互不相溶介质混合时把分散相的液滴细化，以得到均匀的分散质，增大相间接触面积，为进行下一步分离、萃取或化学反应奠定基础。
该产品广泛应用于粮油食品、医药、农药、石油化工、水处理等行业。
工作原理：多效混合器搅拌桨叶采用推进式桨叶，桨叶在搅拌轴的带动下旋转，对位于桨叶区的流体推出做功，流体在桨叶的推动下产生一定的压头，由于罐内周边的挡板作用，使液体形成轴向的上下循环流，为达到强烈搅拌的目的，多效混合器设计了多层搅拌结构，由于各层搅拌桨叶的不同向布置，使桨叶周边形成高湍动的充分混合区。
混合效果多效混合器采用上下腔一休设计，上为分散腔，下为混合腔。
进入分散腔的混合液在两层搅拌桨叶的反方向推动下作径向和轴向的环流，随着腔内挡板的影响作用，混合区产生强大的湍动，使液休微团分割缩小，被混合的组分之间接触面不断扩大，分子扩散速率增加，混合液的液滴均匀分散，其分散程度能使液滴分散到0.5-2µm, 且分布均匀，完全达到分散混合的处理效果，这就是混合理论上要求的微观混合。
经过微观混合处理过的混合液连续地进入下混合腔，在下混合腔，为达到宏观混合成要求的整体循环无死角的目的，混合腔搅拌浆叶采用三层结构，且方向反向布置，在桨叶的推动下搅拌器产生的上、下、左、右侧流，径向流及轴向流使混合液达到强烈的整体循环，其混合不均匀度系数≤1-5%.整个过程达到了既有宏观混合，又有微观混合的有效混合目的。
技术参数：型号处理量t/d 适用温度℃适用压力MPa 适用粘度cst 功率kw YHHD250 ≤100 0-100 0-0.8 10-100 2.2-3 YHHD300 100-200 0-100 0-0.8 10-100 4-5.5 YHHD400 200-400 0-100 0-0.8 10-100 5.5-7.5 YHHD500 400-650 0-100 0-0.8 10-100 7.5-11 YHHD600 650-900 0-100 0-0.8 10-100 11-15 YHHD700 900-1200 0-100 0-0.8 10-100 18.5-222、离心混合器产品特点:LHZ系列混合泵是专业为液-液的混合设计的快速、高效混合设备。
第38卷第1期 娃酸盐通报Vol.38 No.l 2019 年 1 月_____________________BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY__________________January,2019挡板对陶瓷干法造粒气-固两相流混合过程的影响吴南星，甘振华，赵增怡，余冬玲，江竹亭，賡达海(景德镇陶瓷大学机械电子工程学院，景德镇333403)摘要:为探究陶瓷干法造粒气-固两相流混合过程挡板对粉体混合效果影响，构建欧拉气-固两相流模型分析空气与 粉体相互作用，简化造粒区域并建立粉体混合过程三维物理模型，采用滑移网格法、多重参考系法模拟造粒室旋转运动，修正RNG离散模型分析湍流状态。
根据径向及轴向粉体体积分数分布、速度场探究不同挡板对粉体混合影响，并改进挡板位置和结构以提高粉体混合程度。
结果表明：当造粒室内分别含矩形壁挡板、矩形底挡板、半圆形 壁挡板时，粉体轴向体积分数高于〇.27的区域分别占总面积29%、40%、37% ;粉体径向体积分数高于0. 29的区 域分别占总面积24%、15%、33% ;粉体轴向平均速度分别为0.4 m/s、0.5 m/s、0.6 m/s;对不同粒径的粉体进行密度测定实验，当造粒室内含矩形壁挡板时，粉体密度基本为1.9 g/cm3,一致性较好。
该结果显示矩形壁挡板造粒室内的粉体堆积程度最低，粉体混合性能最优，该模型及结果能够有助于提高对陶瓷干法造粒室气固两相流流场的理解，并对造粒室挡板设计优化提供一定理论指导。
关键词：陶瓷干法造粒；气-固两相流；挡板；粉体混合中图分类号:TQ174.5 文献标识码:A文章编号:1001-1625(2019)01-0239-07Effect of Baffles on the Ceramic Dry Granulation Gas-SolidTwo-phase Flow Mixing ProcessWU Nan-xing, GAN Zhen-hua, ZHAO Zeng-yi, YU Dong-ling, JIANG Zhu-ting, LIAO Da-hai (School of Mechanical and Electronic Engineering, Jingdezhen Ceramic Institute, Jingdezhen 333403 , China)Abstract ：In order to study the influence of baffles in the mixing process of ceramic dry granulation gas-solid two-phase flow on the powders m ixing,established Euler gas-solid two-phase flow model to analysed air-powder interaction,simplified the granulation area and establishing a three-dimensional physical model of the powder mixing p rocess,used sliding mesh method and multiple reference frame method to simulate the rotating motion of granulation cham ber,corrected RNG discrete model to analyze turbulent state.Based on radial and axial powder volume fraction distribution and velocity fie ld,the effects of different baffles on powder mixing were explored,changed baffle positions and structure to increase powder mixing.The results show：when the granulation chamber contains a rectangular wall baffle,a rectangular bottom baffle,a semi-circular wall baffle,the powder axial volume fraction higher than0. 27 accounts for29% , 40% ,37%in the total a re a；the powder radial volume fraction higher than0. 29 accounts for24%,15% ,33%in the total a re a；the powder axial average speed is0. 4 m/s,0. 5 m/s,0.6 m/s respectively；density measurement experiments on powders of different particle sizes show whenthe granulation chamber contains a rectangular wall baffle,the powder density is basically 1. 9 g/cm3, the uniformity is good.The results show that the powder accumulation in the rectangular wall baffle granulation chamber is the lowest and the powder mixing performance is optimal.The model and results can help improve the understanding of gas-solid two-phase flow field in ceramic dry granulation chamber and provide theoretical guidance for optimization of granulator baffle design.Key words:ceramic dry granulation;gas-solid two-phase flow;baffle;powder mixing基金项目：国家自然科学基金(51365018);江西省科技支撑计划（20151BBE50041)作者简介:吴南星（1968-)，男，博士，教授.主要从事陶瓷粉体制备技术的研究.240 试验与技术硅酸盐通报第38卷1引言陶瓷干法造粒技术具有低排放、高效率等优点，已逐步取代高能耗、低产值的湿法造粒技术[1]。
反应釜挡板在叶轮搅拌时的设计原理一、两种流动模式当叶轮获得从外部供应的能量并产生其自身的旋转运动时，它首先将机械能传递到附近的小区域中的流体，导致反应堆高度湍流，并且随着湍流的涡旋，高速喷射开始将液体推向缓慢流动的周围，并以一定的方式在水壶中产生大范围的循环流动。
该循环流动形成浓缩物在搅拌釜中的流动模式。
不同类型的叶轮可以产生不同的流动模式，并且通过轴向和径向流动模式来区分。
所谓的轴流式叶轮是液体沿轴向轴向进入的方向。
径向流动叶轮使液体从轴向和径向进入。
通常，轴向流动主要作用于液体的上下循环。
径向流动主要剪切液体。
反应釜属于带螺旋桨，倾斜叶片等的轴流式叶轮;径流式叶轮有涡轮，平桨等。
二、反应器挡板及其功能当叶轮搅拌较低粘度的液体时，由于叶轮的高速旋转，在离心力的作用下产生切向流动，导致液体在船尾周围煨而上升油底壳的周边。
液位自然下降，因此在水壶中形成一个大口袋。
这种现象称为"漩涡'。
通话液体与搅拌轴一起旋转，不能获得良好的混合。
如果搅拌多相系统，则可以分离或分层相;此时，高干燥液体将吸收液体层表面上的大量空气。
，为了降低液体的表观密度，使搅拌轴承受到不同大小的力的影响，所以一般应避免"扫地'。
消除方法，可以在墙壁周围安装挡板（通常为四个），将流体的切向流转换成轴向或径向流动。
挡板后面的螺旋桨安装在反应器中，使得液体纵向截面中的螺旋凹流被挡板阻挡，在垂直液体方向上形成垂直挡板。
此时，迫使液体形成轴向中心的轴向流动。
腔消失了。
除了挡板，设备中的配件，如线圈，导管也起到一定的挡板作用。
从上面可以看出，由釜内搅拌器引起的流动模式与系统的混合效果和传热传质有密切关系，搅拌流动模式不仅取决于其性能，搅拌器本身，也可以通过水壶中的配件及其安装。
位置的影响。
在工业生产中，反应器挡板的安装应尽可能接近完全挡板状态。
在固定速度下，附件被添加并且轴功率仍然是恒定的，这被称为"完全挡板'状态。
挡板式泡沫发生器内部流场分析刘承婷;衣蕊;栾伯川【摘要】The foam generator is a device that produces a foam fluid, and the basic principle of its foaming is to introduce air into the foaming agent solution. In this paper, numerical simulation and PIV experiment were used to study the influence of different baffle angles on the flow of gas-liquid two-phase flow in the foam generator. This study can provide guidance for the sand-flushing operation in unconsolidated sandstone reservoirs, and can provide the theoretical basis for the design of foam generator.%泡沫发生器是产生泡沫流体的设备,其发泡的基本原理是将空气引入发泡剂溶液中.应用数值模拟与PIV实验相结合,研究不同挡板角度对泡沫发生器内部气液两相流流动影响规律.该研究为疏松砂岩油藏冲砂洗井作业提供指导,为后续泡沫发生器结构设计提供理论依据.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2017(046)007【总页数】5页(P1422-1425,1429)【关键词】泡沫流体;数值模拟;PIV实验;多相流【作者】刘承婷;衣蕊;栾伯川【作者单位】东北石油大学石油工程学院, 黑龙江大庆 163318;东北石油大学石油工程学院, 黑龙江大庆 163318;辽河油田公司钻井工程部设计质量科, 辽宁盘锦 124010【正文语种】中文【中图分类】TE97Abstract:The foam generator is a device that produces a foam fluid, and the basic principle of its foaming is to introduce air into the foaming agent solution. In this paper, numerical simulation and PIV experiment were used to study the influence of different baffle angles on the flow of gas-liquid two-phase flow in the foam generator. This study can provide guidance for the sand-flushing operation in unconsolidated sandstone reservoirs, and can provide the theoretical basis for the design of foam generator.Key words:Foam fluid; Numerical simulation; PIV experiment; Multiphase flow泡沫流体密度低、携带能力强，在油田实际生产中有着广泛的应用。
微流控常用结构引言微流控（Microfluidics）技术是一种研究微小体积液体在微细通道中流动和控制的技术。
它利用微小体积液滴的特性，通过微细通道的设计和控制，实现对微小液滴的操控和分离。
微流控技术在生物医学、化学分析、生物芯片等领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍微流控常用的结构和原理。
一、微通道结构1. 直线通道直线通道是微流控中最简单的结构之一，其特点是通道长度较短，不易产生流动的混沌现象。
直线通道常用于液滴的输送和混合。
2. Y型分叉通道Y型分叉通道是将一个进口分成两个出口的结构，常用于液滴的分离和分配。
3. T型交叉通道T型交叉通道是由两个进口和一个出口组成的结构，常用于液滴的合并和分离。
4. Z型通道Z型通道是由两个交叉的直线通道组成的结构，常用于液滴的混合和分离。
二、微阀结构1. 气泡阀气泡阀是通过控制气泡的形成和消失来实现对液滴的控制。
当气泡存在时，液滴被阻塞；当气泡消失时，液滴可以通过。
2. 油阀油阀是利用油水两相不相溶的特性来实现对液滴的控制。
当油阀打开时，液滴可以通过；当油阀关闭时，液滴被阻塞。
3. 气压阀气压阀是通过调节气压来实现对液滴的控制。
增加气压可以推动液滴，减小气压可以阻止液滴的流动。
三、微混合器结构1. 直线混合器直线混合器是将两个或多个流体通过直线通道混合的结构。
通过控制流体的流速和混合时间，可以实现不同流体的均匀混合。
2. 螺旋混合器螺旋混合器是在微通道中设置螺旋结构来增加流体的混合程度。
螺旋混合器可以提高混合效率，减小混合距离。
3. 交叉混合器交叉混合器是将两个或多个流体通过交叉通道交叉混合的结构。
通过控制流体的流速和交叉位置，可以实现不同流体的均匀混合。
四、微粒分离结构1. 滤膜滤膜是一种将流体中的微粒分离的结构。
通过调节滤膜的孔径和材料，可以实现对不同大小的微粒的分离。
2. 电泳分离电泳分离是利用电场作用力将带电的微粒分离的结构。
通过调节电场的强度和方向，可以实现对不同电荷的微粒的分离。
第１６卷第４期 ２０１６年１２月上海应用技术学院学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ）Ｖｏｌ．１６Ｎｏ．４ Ｄｅｃ．２０１６ 收稿日期：２０１６－０３－１９基金项目：上海高校青年教师培育基金资助项目（ＺＺｙｙｙ１２０３６）；上海应用技术学院引进人才基金资助项目（ＹＪ２０１２－１４）第一作者：杨雪芳（１９９１－），女，本科生．Ｅ－ｍａｉｌ：１７８２７７３１８６＠ｑｑ．ｃｏｍ通信作者：林 莹（１９８３－），女，讲师，博士，主要研究方向为微化工机械．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｎｙ＠ｓｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ 文章编号：１６７１－７３３３（２０１６）０４－０３３８－０６ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－７３３３．２０１６．０４．００９挡板结构对微混合器内流动与混合的影响杨雪芳， 林 莹（上海应用技术大学机械工程学院，上海 ２０１４１８）摘 要：对内置３种不同挡板的Ｔ型微混合器内的流动与混合进行数值模拟，比较流动与混合的发展过程，分析不同挡板结构的对流作用机理以及混合随通道长度方向的发展变化．讨论了不同雷诺数（Ｒｅ）下，挡板结构对混合强度与压力损失的影响．结果表明，在５＜Ｒｅ≤９０范围内，３种挡板结构产生的混合强度与压力损失均随Ｒｅ的增大而增大．矩形挡板产生的混合效果最佳，但结合压力损失评价，认为斜面梯形具备最优的综合性能．关键词：挡板；对流；混合强度；压力损失中图分类号：ＴＱ ０２７．１ 文献标志码：ＡＥｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｂａｆｆｌｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｎ Ｆｌｕｉｄ Ｆｌｏｗ ａｎｄ Ｍｉｘｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ＭｉｃｒｏｍｉｘｅｒＹＡＮＧ Ｘｕｅｆａｎｇ， ＬＩＮ Ｙｉｎｇ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１４１８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ａｎｄ ｍｉｘｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ Ｔ－ｓｈａｐｅｄ ｍｉｃｒｏｍｉｘｅｒ ｗｉｔｈｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂａｆｆｌｅｓ．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ａｎｄ ｍｉｘｉｎｇ ｗａｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂａｆｆｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｉｘｉｎｇ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈａｎｎｅｌ ｌｅｎｇｔｈ ｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｂａｆｆｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｍｉｘｉｎｇ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｌｏｓｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｒｅｙｎｏｌｄｓ ｎｕｍｂｅｒｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ，ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ５＜Ｒｅ≤９０，ｔｈｅ ｍｉｘｉｎｇ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅｌｏｓｓ ｆｒｏｍ ｔｈｒｅｅ ｂａｆｆｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ Ｒｅｙｎｏｌｄｓ ｎｕｍｂｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｂａｆｆｌｅｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｍｉｘｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ．Ｂｕｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｌｏｓｓ，ｉｔ ｗａｓｔｈｏｕｇｈｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｏｖｅｒａｌｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｆｏｕｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｏｂｌｉｑｕｅ ｔｒａｐｅｚｏｉｄａｌ ｂａｆｆｌｅ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂａｆｆｌｅ；ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ；ｍｉｘｉｎｇ ｉｎｄｅｘ；ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｌｏｓｓ 微流控系统被广泛应用于化学合成、生化分析和临床测试等领域［１－２］，而微混合器作为其重要组成，是保证流体快速混合的关键．然而，微小尺度下，混合主要依靠分子扩散实现，效率极低，因此大量研究立足于提高对流作用来强化混合．根据是否外加驱动力，微混合器被分为主动式和被动式两类［３－４］．与主动式微混合器相比，被动式微混合器不需要额外动力设备，只需要改变通道几何结构，以干扰流动来强化混合，易于加工，使用方便．在微通道内放置障碍、壁面设置挡板或沟槽都是产生混沌对流的有效方法，适用于较低雷诺数下（Ｒｅ＝１～９０）的混合强化．ＳＴＲＯＯＣＫ等［５］实验证明，通道底部设置鱼骨脊的微混合器能够在很低雷诺数下产生混沌对流．ＫＩＭ等［６］除了在通道底部设置沟槽外，在顶部布置长障碍也得到明显的对流效果．ＮＩＣＯＬＳ等［７］设计了单侧布置锯齿状挡板的结构得到显著的混合效果．相似的方法有设置柱状障碍［８］、三角形挡板［９］、肋骨状挡板［１０］、半圆柱槽［１１］等．为了进一步强化混合，还可将这些结构结合至弯曲通道中［１２－１３］．结构设计工作可方便快速地通过流体力学数值计算来实现，而数值计算在此领域应用的正确性与可行性已被广泛验证［１１，１４－１５］．内置障碍、挡板或沟槽的设计方案混合效果显著，且结构越复杂效果越明显．但复杂结构会带来加工的困难，产生更大的能耗，对实际应用带来挑战．因此，本文以简单的挡板形式，微小改变结构，以最大程度提高微混合器的综合性能．将矩形、斜面梯形和曲面梯形３种尺寸相近的挡板结构设置于Ｔ型通道内，利用流体力学研究挡板结构对混沌对流与混合强化的作用．１ 物理模型 微混合器结构如图１所示．其Ｔ形入口平面尺寸：ａ＝１００μｍ，ｂ＝６００μｍ，ｃ＝２００μｍ，直通道长ｌ＝２ｍｍ．截面为矩形：ｗ＝２００μｍ，ｈ＝１００μｍ．直通道分别内置矩形、斜面梯形和曲面梯形３种简单档板结构．错开Ｔ型头距离ｌｓ＝３６μｍ后，周期双侧布置错排的挡板，５个周期共１０个挡板，总长ｌｍ＝（ａ）矩形（ｂ）斜面梯形（ｃ）曲面梯形图１ 不同挡板结构示意图Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂａｆｆｌｅｓ１．５ｍｍ．挡板结构尺寸：ｍ＝１５０μｍ，ｅ＝６５μｍ，ｅ１＝３０μｍ，ｅ２＝９９μｍ，ｒ＝３１０μｍ，两档板间距ｎ＝１５０μｍ．矩形挡板直接阻挡来流作用明显，产生较强的混合效果，但必然产生更大能耗．改变挡板结构的目的是平衡混合效果与能耗．２ 数值模拟２．１ 模拟方法 对微混合器内的流动和混合进行数值模拟，认为该问题为稳态、不可压缩、黏性、层流流动，建立质量、动量及质量变化守恒方程：Δ·ｕ＝０ρ（ｕ·Δｕ）＝－Δｐ＋μΔ２ｕｕ·Δｃ＝ＤΔ２烍烌烎ｃ（１）式中：ｕ为速度矢量；ρ为混合物密度；ｐ为压力；μ为混合物的动力黏度；ｃ为溶质的浓度；Ｄ为扩散系数．利用计算流体动力学软件ＡＮＳＹＳ ＣＦＸ，采用有限体积法求解．ＳＩＭＰＬＥＣ算法耦合压力和速度，空间离散采用高阶离散方法，迭代精度要求残差低于１０－６．流动混合介质选择乙醇和水，密度分别为７８９、９９７ｋｇ／ｍ３，动力黏度分别为１．２、０．９ｇ／（ｍ·ｓ），混合介质物性参数由线性插值得到．混合组分间分子扩散系数Ｄ取１０３μｍ２／ｓ．流动边界条件、平均速度入口、两入口等速度，具体数值由雷诺数决定，即Ｒｅ＝ρ ｕＤ／μ（２）式中：ρ为两介质平均密度；ｕ为入口速度；μ为两介质平均动力黏度．零相对压力出口，无滑移壁面．对流扩散边界条件，两入口分别为纯乙醇与纯水，即乙醇质量分数分别为０和１．２．２ 混合原理与性能评价方法 层流状态下的混合仅依靠接触面上的分子扩散，当流体受不同形状挡板的阻碍，形成不同程度的涡流；挡板顶部缩小的流通面积使流体被挤压而加速，过流后产生扩展涡；错排挡板在两侧反复产生相似扰动，极大地强化涡流，增加两流体接触面积，进而提高混合效果．为定量分析混合效果，借用混合强度Ｍ评价和对比，即Ｍ＝１－σ２／σ２槡ｍａｘ（３）混合强度Ｍ越大，即混合效率越高，表明混合性能越好．Ｍ＝１为完全混合，Ｍ＝０为无混合．式中：σ为垂直于流动方向的截面上混合物中一组分浓度的方差，定义式如下：９３３ 第４期杨雪芳，等：挡板结构对微混合器内流动与混合的影响 σ＝１Ｎ∑（ｃｉ－ｃｍ）槡２（４）式中：Ｎ为该截面上的节点数；ｃｉ为该截面上第ｉ个节点的一组分的浓度值；ｃｍ为当混合完全时该截面上该组分的平均浓度；σｍａｘ为流动入口处的最大方差，流动入口处被定义在长度为ｌ的直通道始端截面．混合效率的提高是以低压降为前提，因此压降是必要的考察因素，定义压力损失为入口截面与指定截面的压力差．混合强度与压力损失的综合评价方可衡量微混合器的真实性能．２．３ 网格无关性验证 几何模型以四面体网格单元组成，网格质量直接影响计算精度，因此在计算前先检验网格无关性．以内置曲面梯形挡板的微混合器（雷诺数Ｒｅ＝５０）为例，网格单元数分别为０．３６６×１０６、０．８１４×１０６、１．４５５×１０６、１．７６３×１０６、２．２７３×１０６和３．５７９×１０６．以６种网格数所对应的混合强度作图，如图２所示．由图可见，网格数２．２７３×１０６与３．５７９×１０６所对应的混合强度非常接近．与网格数３．５７９×１０６产生的混合强度相比，前５种网格数产生的结果差异分别为３．５２％、２．６１％、２．１４％、１．６６％及０．０５％．考虑节约计算时间，选用划分２．２７３×１０６个网格单元的计算模型为该工况对象，其他工况均采用相同方法处理．图２ 混合强度与网格数的关系Ｆｉｇ．２ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｉｘｉｎｇ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｇｒｉｄ ｎｕｍｂｅｒ３ 结果与讨论３．１ 流动分析与混合效果 图３所示为通道几何结构对流场的影响．不同挡板对流场产生了相似的扰动，流线在进入挡板顶部窄通道时，由于通流面积的突然减小，流动加速；过流后，通流面积突然扩大，流动减速并产生扩展涡流．由于离心力的作用，内侧流体加速，外侧流体减速，流场受到扰动，主流明显压迫挡板前端面．几何结构转角越剧烈，涡流强度越显著． 由图３（ａ）可见，流线出现明显交错，是由于实际流动为三维，受通道高度方向上的两壁面黏性作用，壁面流动较稳定，与受强烈振荡的通道中心主流相脱离，经１０个矩形挡板的交替作用，流动受到严重扰动；而图３（ｂ）中流线较平稳，一方面挡板顶部窄通道较短，流动短时间受限未得到足够的发展空间，另一方面挡板前后的缩流区与扩流区是带斜坡的渐变结构，流动相对缓和．而图３（ｃ）与图３（ａ）、（ｂ）几何结构相似，对流同样具有相当的干扰作用．上文分析离心力作用导致主流振荡且压迫挡板前端面，对比图３（ｂ）与（ｃ）的梯形结构可知：从扩流角度看，曲面比斜面更能缓和来流的压迫力，使得流动顺势发展，但从缩流角度看，曲面比斜面的渐变更突兀，流动受扰更剧烈．在最后一个挡板前的流线可见，结构对缩流的影响更甚于对扩流．由流动分析可知，矩形挡板强化混合作用最显著，而曲面梯形挡板比斜面的强化作用略强．（ａ）（ｂ）（ｃ）图３ 平面速度流线（Ｒｅ＝１０）Ｆｉｇ．３ Ｐｌａｎａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｓ（Ｒｅ＝１０）３．２ 不同截面处的混合强度比较 图４所示为内置３种挡板的微混合器在不同雷诺数下混合强度沿通道长度方向的变化．总体上，不同雷诺数下３种微混合器的混合强度均随着长度方向越来越大，意味着混合稳定发展．矩形挡板的强化效果优于梯形挡板，尤其在低雷诺数下（Ｒｅ＝５，１０）越加明显．当Ｒｅ＝１０时，２种梯形挡板已在ｘ＝０．３６ｍｍ处产生了对流作用，使得混合强度以较大的梯度升高且超越矩形挡板，但随后发展并不迅速，在微混合器出口仍表现出矩形挡板效果最佳．当雷诺数超过２０后，曲线前段梯度越来越大，仅流经第０４３上海应用技术学院学报（自然科学版）第１６卷 一周期的２个挡板（ｘ＝０．３６ｍｍ），混合已被快速加强．这表明，随着雷诺数的提高，挡板作用越发明显，其根本原因是，较高雷诺数下，对流作用加剧，直接影响混合效果．比较矩形挡板与２种梯形挡板在不同雷诺数下的混合强度发展曲线，发现矩形挡板产生对流作用晚于梯形挡板，但随着停留时间的增长，矩形挡板强化作用越加明显．比较２种梯形挡板的效果，两者具有较强竞争，雷诺数较小时（Ｒｅ＝５，１０，２０），随着流动发展，曲面梯形的混合强度大于斜面梯形，且差距不断拉开，至通道中段达到最大，随后斜面梯形的混合强度提高更快，逐步逼近甚至在出口处超过曲面梯形．雷诺数为５０时，斜面梯形的混合强度在经第２周期（ｘ＝０．６６ｍｍ）后便超越了曲面梯形，由此说明上节所述的缩流扩流的协同作用复杂．（ａ）Ｒｅ＝５（ｂ）Ｒｅ＝１０（ｃ）Ｒｅ＝２０（ｄ）Ｒｅ＝５０图４ 混合强度沿通道长度方向的变化Ｆｉｇ．４ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｘｉｎｇ ｉｎｄｅｘ ｗｉｔｈ ｆｉｘｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ ｌｅｎｇｔｈ 图５所示为Ｒｅ＝１０时内置３种挡板的微混合器沿通道长度的不同截面处的浓度云图．首先在第１个截面处，矩形挡板的乙醇／水界面扭曲最厉害但比例相当，流动被干扰，但并未明显影响混合，而曲面梯形虽然界面扭曲较弱但乙醇比例明显大，意味着流动对浓度场的扰动更剧烈，故在图４（ｂ）中ｘ＝０．３６ｍｍ处混合强度略高于斜面梯形挡板，但这只是局部作用．乙醇／水界面扭曲一直在内置矩形挡板的微混合器内表现最为剧烈，因此随流动的发展，矩形挡板保持对流动的强劲拖曳力，浓度分布均匀化迅速；而２种梯形挡板对流动拖曳作用相当，混合效果差距越来越小．因此，矩形挡板作用下的混合程度最均匀，而斜面与曲面梯形相当．ｘ＝０．３６ｍｍｘ＝０．６６ｍｍｘ＝１．２６ｍｍｘ＝２ｍｍ（ａ）矩形（ｂ）斜面梯形（ｃ）曲面梯形图５ 沿通道长度方向的各截面处浓度云图（Ｒｅ＝１０）Ｆｉｇ．５ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｏｕｒｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｓｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈ ｆｉｘｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ ｌｅｎｇｔｈ（Ｒｅ＝１０）３．３ 综合性能分析———混合强度与压力损失 将内置不同挡板的３种微混合器出口处的混合强度作为总体混合效果的定量参数，考察其随雷诺数的变化，如图６所示．低雷诺数段（Ｒｅ＝１～５），混合强度随雷诺数增大而减小．这是由于此阶段分子扩散占主导，较大的雷诺数实质减小了停留时间，从而导致混合效果下降．雷诺数超过５后，各微混合器的效果明显提高，混合强度随着雷诺数的升高而剧烈增大．当雷诺数达５０后，三者的混合强度均已超过０．９５，非常接近完全混合，因此更大雷诺数下混合强化作用并不明显．由所研究的雷诺数段（Ｒｅ＝１～９０），内置矩形挡板的微混合器混合强度始终大于内置梯形挡板的２种微混合器，最大差异达３０％，出现在Ｒｅ＝７时，而当Ｒｅ≥２０时差异已小于１０％．Ｒｅ≤５０范围内，斜面梯形挡板的效果略强于曲面梯形挡板，而此段雷诺数正是内置挡板的微混合器主要应用范围．图６ 混合强度与雷诺数Ｆｉｇ．６ Ｍｉｘｉｎｇ ｉｎｄｅｘ ｗｉｔｈ Ｒｅｙｎｏｌｄｓ ｎｕｍｂｅｒ 虽然矩形挡板带来更强的混合效果，但对流场的强烈扰动必然导致极大的压力损失．因此３种微１４３ 第４期杨雪芳，等：挡板结构对微混合器内流动与混合的影响 混合器进出口截面的压力差随雷诺数的变化，如图７所示．３种微混合器的压力损失随雷诺数的变化呈非线性变化，雷诺数越大，压力损失升高越剧烈，是由于流速增大对流作用强烈使得压力损失急剧升高．三者相比，矩形挡板产生的压力损失最大，符合前文分析的最强对流作用，斜面梯形挡板产生的压力损失最小．图７ 压力损失与雷诺数Ｆｉｇ．７ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｌｏｓｓ ｗｉｔｈ Ｒｅｙｎｏｌｄｓ ｎｕｍｂｅｒ 为平衡混合强度与压力损失的关系，以两者比值作图，如图８所示．该比值表征单位压力降所产生的混合强度，显然比值越大微混合器的综合性能越好．由图可见，矩形挡板的混合强度与压力损失之比始终低于２种梯形挡板．Ｒｅ≥２０时矩形挡板所产生的混合强度比梯形挡板仅高出不到１０％，故可认为２种梯形挡板效果更佳．再比较图８中２种梯形挡板的数据点．Ｒｅ＜３０，数据点基本重合，表明在该雷诺数段２种梯形挡板的综合性能相当．Ｒｅ≥３０时开始产生差异，斜面梯形的比值逐渐超过曲面梯形，且优势越来越显著．图８ 混合强度与压力损失之比随雷诺数变化Ｆｉｇ．８ Ｒａｔｉｏ ｏｆ ｍｉｘｉｎｇ ｉｎｄｅｘ ｔｏ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｌｏｓｓｖａｒｉｅｄ ｗｉｔｈ Ｒｅｙｎｏｌｄｓ ｎｕｍｂｅｒ 混合强度是评价微混合器性能的重要指标，但一味追求这一指标对微系统而言是不合理的．微系统受材质、加工方法、集成等问题所限，往往都需要综合混合强度和压力损失２个指标．因此，综合评价本文所研究的３种挡板结构，在５≤Ｒｅ≤３０时２种梯形挡板较矩形挡板效果更好，而３０＜Ｒｅ≤９０时斜面梯形挡板强化混合效果最佳．４ 结 语 本文对Ｔ型微混合器内置３种不同挡板的流动与混合进行数值模拟研究，通过定性分析流线与流体界面分布，比较流动与混合的发展过程，分析不同挡板结构的作用机理．结果表明，挡板所致的几何转角使流体产生离心力，从而产生流线的混乱，强化混合．流动发展中，不同雷诺数下流动对界面扭曲作用不同，使得不同挡板产生的混合效果相互竞争，但最终在出口处表现出矩形挡板对流场扰动最剧烈且混合强化效果最高，斜面、曲面梯形作用相当，主要是受缩流扩流协同作用．通过定量比较混合强度与压力损失，综合评价微混合器性能，结果表明，Ｒｅ≤５时分子扩散主导，混合效果低下；５＜Ｒｅ≤９０时，混合强度随雷诺数增大而显著增大，压力损失也呈现相同趋势．矩形挡板产生的混合强度始终大于两种梯形挡板，最大差异达３０％，但其产生的压力损失远大于梯形挡板，综合效果低于梯形挡板；５＜Ｒｅ≤３０时，两种梯形挡板表现的综合性能相当，３０＜Ｒｅ≤９０时，虽然斜面梯形混合强度略低于曲面梯形，但压力损失升高较慢，综合性能上斜面梯形优于曲面梯形．Ｔ型微混合器内置挡板的结构适用于低雷诺数段的强化混合，较之矩形挡板，梯形挡板有利用缓和来流，可减小微混合器的能耗．低雷诺数（Ｒｅ＝１～９０）正是分析化学和生物化学以及生物技术为基础的分析、采样、混合、反应和分离等过程的工作条件，因此本研究可对微流控器件尤其是微混合器与微反应器的设计提供指导性的思路．参考文献：［１］ ＮＧ Ｔ Ｎ，ＣＨＥＮ Ｘ Ｑ，ＹＥＵＮＧ Ｋ Ｌ．Ｄｉｒｅｃｔ ｍａｎｉｐｕ－ｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｏｒｄｅｒｅｄ ｍｅ－ｓｏｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃａ ｂｙ ｆｌｏｗ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ［Ｊ］．ＲＳＣ Ａｄｖａｎｃｅｓ，２０１５，５（１８）：１３３３１－１３３４０．［２］ ＺＨＡＮＧ Ｔ，ＺＨＡＮＧ Ｘ，ＹＡＮ Ｘ，ｅｔ ａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆＦｅ３Ｏ４＠ＺＩＦ－８ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ ａｎｄｔｈｅｉｒ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌ，２０１３，２２８：３９８－４０４．［３］ ＨＡＲＤＴ Ｓ，ＤＲＥＳＥ Ｋ Ｓ，ＨＥＳＳＥＬ Ｖ，ｅｔ ａｌ．Ｐａｓｓｉｖｅｍｉｃｒｏｍｉｘｅｒｓ ｆｏｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒ ａｎｄｍｕ ＴＡＳ ｆｉｅｌｄｓ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ ａｎｄ Ｎａｎｏｆｌｕｉｄｉｃｓ，２００５，１（２）：１０８－１１８．［４］ ＮＧＵＹＥＮ Ｎ Ｔ，ＷＵ Ｚ Ｇ．Ｍｉｃｒｏｍｉｘｅｒｓ—ａ ｒｅｖｉｅｗ２４３上海应用技术学院学报（自然科学版）第１６卷 ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｅｎｇｉｎｅｅｒ－ｉｎｇ，２００５，１５（２）：１－１６．［５］ ＳＴＲＯＯＣＫ Ａ Ｄ，ＤＥＲＴＩＮＧＥＲ Ｓ Ｋ，ＡＪＤＡＲＩ Ａ，ｅｔａｌ．Ｃｈａｏｔｉｃ ｍｉｘｅｒ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｓ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００２，２９５（５５５５）：６４７－６５１．［６］ ＫＩＭ Ｄ Ｓ，ＬＥＥ Ｓ Ｗ，ＫＷＯＮ Ｔ Ｈ，ｅｔ ａｌ．Ａ ｂａｒｒｉｅｒｅｍｂｅｄｄｅｄ ｃｈａｏｔｉｃ ｍｉｃｒｏｍｉｘｅｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｃｒｏ－ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４，１４（６）：７９８－８０５．［７］ ＮＩＣＨＯＬＳ Ｋ Ｐ，ＦＥＲＵＬＬＯ Ｊ Ｒ，ＢＡＥＵＭＮＥＲ Ａ Ｊ．Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ，ｐａｓｓｉｖｅ ｍｉｃｒｏｍｉｘｅｒ ｗｉｔｈ ａ ｎｏｖｅｌ ｓａｗ－ｔｏｏｔｈ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ，２００６，６（２）：２４２－２４６．［８］ ＣＨＥＮ Ｌ，ＷＡＮＧ Ｇ，ＬＩＭ Ｃ，ｅｔ ａｌ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆｐａｓｓｉｖｅ ｍｉｘｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｉｎ ａ ｐｉｌｌａｒ ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｏｌｙ（ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｍｉｘｅｒ ｕｓｉｎｇ ｆｌｕｏｒｅｓ－ｃｅｎｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ ａｎｄ 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第４期杨雪芳，等：挡板结构对微混合器内流动与混合的影响 。
