Abstract:
微混合器通常为实验室芯片(LOC)的前处理装置,在化学合成、生化分析和药物开发等领域有着重要的应用意义。基于声表面波的主动式微混合器,依靠声流效应破坏层流界面,可实现流体高效可控的混合。通过对声场诱导下混合机理及混合性能影响规律进行研究,可为基于声流效应的微混合器设计与加工提供指导。针对声场与流场三维耦合仿真对计算时长和性能要求较高的问题,本文基于流体力学基本控制方程和微扰理论推导得到了声流驱动力公式,快速有效地实现了三维声流流动和流体混合性能模拟。结果发现,在相同雷诺数下,两组分流体的混合强度随着声场强度的增大逐渐提高;一定声场强度下,混合强度随雷诺数提高而降低。基于涡运动理论,声流效应在声场影响区域边缘产生的辐射范围较大的反向涡旋对,是促进两组分混合的关键因素。本文揭示了声流效应诱导下,涡旋形态和流场分布等流动特征对流体间微混和物质交换的影响机制,为设计高效高通量的声流效应混合器提供理论支撑。
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Year: 2022
Language: Chinese
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