一种基于SAR-涡动原理的新型双层被动微混合器设计
摘要微混合器是微流体系统中用于样品分析、生物反应器、药物输送等许多应用的关键部件。迄今为止，已经提出了许多被动微混合器的设计。其中，几个设计结构复杂的设计被证明是高效的。在本工作中，作者试图从制造方面提出一种新的低复杂度的高效设计。新设计是基于分裂重组( SAR )和涡旋混合原理的两层结构。建议采用软光刻技术在聚二甲基硅氧烷( PDMS )中制备新的设计。在利用计算流体力学( CFD )软件ANSYS Fluent 17.0模拟的3种新设计中，选择了这种新设计。将3种新设计命名为ND1、ND2、ND3，并利用混合指数( MI )和混合器效率( ME )量在0.1 ~ 100范围内对其混合性能进行数值评价。计算值与经典的Y型( CY )微混合器得到的值进行比较。通过求解连续性方程、Navier-Stokes方程和对流扩散方程计算流动和混合模式。将CY型微混合器的CFD结果与现有的实验和数值数据进行对比，发现两者吻合较好。结果表明，在所研究的微混合器设计中，ND3在整个Re数范围内具有最高的性能( ME达到36.86 % / mm )。ND3的最大压降( Re = 100时为3509.9 Pa )仍在文献报道的可接受压降范围内。ND3可作为CY的高效替代品。虽然ND3在Re数低于0.3或高于50时具有很高的效率( MI高达99.52 % )，但在中间Re数( 0.3 )时表现良好