新型微混合器的仿真與實驗研究.pdf

1、在生物化學分析與合成中，微混合器應用非常廣泛。它具有混合速度快、效率高、試劑消耗量少、易于集成化和自動化等特殊的優(yōu)越性。目前很多研究中對于微混合器的設計和加工往往缺乏相應的理論支持，設計方案直接來源于經(jīng)驗和文獻報道，在實際應用中會發(fā)現(xiàn)器件性能不符合設計要求，導致開發(fā)周期長，設計加工成本提高，浪費了大量的時間和資金。本課題結合理論研究與實驗需求，對于傳統(tǒng)T型微混合器利用有限元分析方法進行仿真，提出一種新型的微混合器設計。并且制作相應的微混

2、合器，以及建立檢測裝置應用于實驗研究。
　　 本課題中，首先通過有限元分析工具COMSOL多物理場軟件分析傳統(tǒng)T型微混合器的流動特性及混合效果，并結合湍流混合理論對于微混合器進行優(yōu)化改進。通過比較分析，改進后的微混合器在混合效率和混合時間上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的T型混合器。對于兩種混合器，論文給出了不同參數(shù)環(huán)境下的混合效率。
　　 其次，根據(jù)理論以及數(shù)值分析的結果，設計并加工了傳統(tǒng)的T型和改進型T微混合器。為了驗證數(shù)值研究的結果

3、，我們設計并且搭建了兩套光學檢測裝置，從混合現(xiàn)象到實際混合效率來測試兩種微混合器:方法一是通過鏡片組將混合通道放大后經(jīng)由高速照相機拍攝流體在不同流速下的混合現(xiàn)象;方法二則是通過光源經(jīng)由帶通濾光，透鏡匯聚成線光源后激發(fā)混合通道內(nèi)的熒光試劑，CCD照相機拍攝熒光圖像，用于分析混合效率。
　　 最后，利用微混合器以及所搭建的裝置，通過染料與去離子水混合，證實實際混合的效果與理論較為符合，數(shù)據(jù)分析表明新型微混合器相對于傳統(tǒng)T混合器在混合