被动式混合器微通道的结构优化
本文关键词:被动式混合器微通道的结构优化 出处:《辽宁工业大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:被动式微混合器是微流控领域中一种重要的微器件,其在生物化工领域有着广泛的应用。由于其对液体溶液的混合不借助外部能量的特点,其几何结构的研究变得尤为重要。随着加工技术快速发展,其微通道的结构也是多种多样。本文针对被动式微混合器分子扩散和混沌对流的混合机理,进行了多种结构的设计与优化。首先,本课题通过正交实验法对二氧化碳激光加工工艺和热键合工艺的相关参数做了优化,并对微通道结构的可加工性有了一定的了解。然后,对多种蜿蜒形通道进行了数值仿真和混合实验,并对各混合器性能做了比较和评价。在微通道内设置障碍物也是一种提高混合效率的简单方法。本文利用正交实验法优化了障碍物布局,并最终将障碍物混合器的混合效率稳定在90%以上。微通道的拓扑优化是一个比较新颖的课题。本论文基于学者Olesen逆向流拓扑模型,将方波型微混合器做了改造。最终的拓扑混合器将混合效率较原始方波混合器最大提升了67%。
[Abstract]:Passive micromixer is an important microdevice in the field of microfluidic. It is widely used in the field of biochemistry. With the rapid development of processing technology, the structure of microchannel is also varied. In this paper, the mixing mechanism of molecular diffusion and chaotic convection in passive micromixers is discussed. The design and optimization of various structures are carried out. Firstly, the parameters of CO2 laser processing and thermal bonding process are optimized by orthogonal experiment. The machinability of the microchannel structure is well understood. Then, numerical simulation and mixed experiments are carried out for a variety of meandering channels. The performance of each mixer is compared and evaluated. Setting obstacles in microchannels is also a simple method to improve the mixing efficiency. In this paper, the orthogonal experiment method is used to optimize the layout of obstacles. Finally, the mixing efficiency of obstacle mixer is stabilized above 90%. The topology optimization of microchannel is a novel topic. This paper is based on the Olesen reverse flow topology model. The square wave type micromixer is modified. The final topology mixer increases the mixing efficiency by 67% compared with the original square wave mixer.
【学位授予单位】:辽宁工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN492
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,本文编号:1379837
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