一种基于多重涡流新型微混合器的设计与实验

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１１８
传感器与微系统（１ｒｒ叽ｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）
２０１３年第３２卷第９期
一
种基于多重涡流新型微混合器的设计与实验
陈方璐，常洪龙，洪水金，叶芳
（西北工业大学空天微纳教育部重点实验室，陕西西安７１００７２）
摘
要：设计了一种基于多重涡流的新型微混合器结构。该结构中多个呈反向分布的规则排列的扩张和
收缩结构可产生迪恩流与扩张涡流，基于此，可进行高效率的被动式混合。首先阐述了该结构产生内部迪
ｂａｓｅｄ０ｎｍｕｌｔｉｐｌｅｖｏｒｔｅｘ
ＣＨＥＮＦａｎｇ — ｌｕ，ＣＨＡＮＧＨｏｎｇ — ｌｏｎｇ，ＨＯＮＧＳｈｕｉ－ｊｉｎ，ＹＥＦａｎｇ
（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｃｒｏ／ＮａｎｏＳｙｓｔｅｍｓｆｏｒＡｅｒｏｓｐａｃｅ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）
恩流和扩张涡流的机理，并利用ＣＯＭＳＯＬ软件对该结构进行了液流混合过程的三维数值模拟验证，分析
了不同流体流速对多重涡流强弱和混合程度的影响。最后制作了该微混合器，利用２种不同的染料进行了混合实验，通过分析样品的混合效果验证了该混合器的性能。仿真和实验结果均表明：该混合器在低输
入流速（０．０１Ｉ／ｓ）和高输入流速（７Ｉ／ｓ）下均可实现高效快速的混合，在０．８ｃｍ的距离内即可实现完
全混合，在输人流速为５【／ｓ时最高混合效率可达９８．６％。关键词：微流控芯片；微混合器；迪恩流；扩张涡流；数值模拟
中图分类号：ＴＨ７０３文献标识码：Ａ文章编号：１０００－９７８７（２０１Ｏ～ｅｓｉ ‘ Ｒｎａｎｄ１ｅｘｐｅｒｉ ‘ ｍｅｎｔ・［ｎｏｒａｎｏｖｅ ‘ ｌｍｌ ● Ｃｒ０ｍｌ ● Ｘｅｒ