分离再结合型与内交叉指型微混合器微观混合性能实验研究

利用碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系对分离再结合型和内交叉指型微混合器的微观混合性能进行了研究.实验考察了氢离子浓度、雷诺数和混合流体的体积流量比对微混合器离集指数的影响,并对实验结果进行了理论分析.研究结果表明,对所研究的两种微混合器,混合流体的体积流量比为1时,适宜的氢离子浓度范围均为0.02~0.04mol/L,微观混合效果最好.随着体积流量比的增加,离集指数增加,表明微观混合性能变差.雷诺数增大有利于微观混合效率的提高.在所研究的雷诺数范围内,相同雷诺数时分离再结合型微混合器的微观混合效果略好于内交叉指型微混合器.     

一种新型的数字化微粉体混合器

利用压电陶瓷驱动器产生的脉冲惯性力来驱动和扰动微流体,实现了粉体流的均匀离散和微喷射,具有数字可控性.设计了一种粉体微混合器,该微混合器将玻璃微管道拉制仪拉制的三根微管道组合起来,形成含有两个进口与一个出口的微流道,无需复杂的玻璃微加工技术及键合、芯片钻孔等工艺.工作时通过数字化控制每一根进料微管道内的粉体喷射至混合腔内,实现粉体的微混合,最终生成的混合物由微混合器出口喷射而出.进行了300目银粉和280目刚玉粉的混合实验,证明该混合器可以用于粉体的微混合.     

基于数值模拟的液滴式微混合器性能研究

基于有限体积法,建立了直通道、V形通道和U形通道3种不同结构的液滴式微混合器模型,并采用流体体积函数(VOF)和用户自定义标量方程(UDS)模型模拟微混合器的混合过程。模拟结果表明,在经过10 ms混合之后V形微通道的混合效果最好,混合度高达99.5%,但其单位长度消耗的能量最多;U形和V形微混合器均利用弯道对液滴内部造成扰动,从而促进混合并且明显提升了混合效率;直通道微混合器仅靠扩散作用进行混合,混合效率低。     

无阀压电泵驱动的集成式微混合器

设计了一种无阀压电泵驱动的集成式微混合器,其中无阀压电泵采用三棱柱阻变高度流道式结构。利用等效电路模型研究了无阀泵的流动特性,并应用Fluent软件对无阀泵及Y型微流道进行了系统仿真分析,确定了无阀泵和Y型微流道的结构参数,并优选出了系统控制参数。在实验室内制作了微混合器样机,并进行了脉动和混合效果实验,结果表明:当入口流量为0.7 mL/min、脉动频率为100Hz时,流道内脉动效果明显,由此验证了该微混合器具备良好的工作性能。此项研究可为无阀压电泵在微流控领域的应用提供借鉴。     

一种棋盘形分布表面电势的电渗微混合器设计

提出了一种新型的电渗微混合器设计方案.在管道的顶部和底部采用棋盘形交替分布的表面电势,当管道内施加电场,这些交替分布的表面电势会在微管道内诱导复杂的波状电渗流动,折叠(fold)和拉伸(stretch)管道内的流体,使混合效果得到增强.数值模拟结果显示该混合器的混合效果得到了很大的增强.首先通过两个三维算例的比较,验证了数值模拟的可靠性;然后基于对流场结构的分析,定性地阐述了这种微混合器增强混合的机理;同时探讨了不同参数对这种微混合器性能的影响.     

被动式旋流微混合器的实验研究

目的:设计和制作一种被动式旋流混合器,为药品分析和生物制剂提供新选择.方法:从层流扩散混合机理出发,设计利用流体自身旋转提高混合效益的被动式旋流微混合器.提出了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)旋流式微混合器的一种简易制作方法,并从理论上分析了在超纯水环境中紧固方法实现微混合器基片和盖板之间封合的可行性.结果:采用体试显微镜和表面轮廓仪对制作的旋流式微混合器形貌、混合腔深度及加工表面粗糙度进行了表征.结论:在一定尺度范围内随混合腔深度的增加,混合器混合性能得到改善,微混合器可以作为生物制剂和药品分析的新选择.     

交流电场促进型微混合器设计

以微混合器为研究目标,基于电渗效应及对流扩散方程,研究了一种新的主动式交流电场促进型微流体混合器.首先,使用有限元方法建立混合器多物理场耦合数值模型,然后通过计算分析了待混合流体附加交流电场时的混合效率,最后通过分析仿真结果,提高了经过外加电场的流体混合效率.     

带挡板T型混合器性能的数值模拟

为了强化层流混合,设计并数值模拟了带挡板的二维T型混合器．挡板安装在混合器混合通道的进口．研究结果表面,当两股撞击来流由于温度不同而引起的动量不相等时,会明显改变混合通道的流动结构．由微混合器的几何结构及运行条件引起的不对称流动及回流区结构对提高流体混合效果有益．     

边界条件对SK型静态混合器层流流场的影响

以SK型静态混合器为研究对象,针对入口流速按平均速度均匀分布和按实际速度抛物线分布两种边界条件,运用流体力学计算软件对层流状态下管内速度分布进行对比研究。计算结果表明,两种不同边界条件对混合器入口半个混合元件内的流体速度分布有较大影响,最大相对偏差可达67.7%,而对半个混合元件以后的流体速度分布影响不大,最大相对偏差仅为7.37%,对径向速度影响要大于轴向速度和切向速度。     

三元复合驱注入系统静态混合器结构优化设计

目前三元注入装置静态混合效果差,首先研制了新型结构的静态混合器进混单元,对静态混合器的结构进行优化设计,提出了常规和具有预混作用的两种结构模型,并应用FLUENT软件对静态混合器四相流体掺混现象进行仿真计算.结果表明,研制的进混单元结构合理,能达到较好的混合效果要求.具有预混作用的新型静态混合器模型静态混合效果影响因素少、混合效果好,混合性能更好地适应油田生产的要求.     

水平与竖直布置方式下静态混合器内瞬态压力波动混沌特征

为了获得不同布置方式下SK型静态混合器内流体瞬态流动的非线性特征,在湍流状态下(Re=1756～3512)采用高速数据采集器Dewe-3021和压力传感器测量了不同雷诺数和截面处瞬态压力波动时间序列（PFS）;利用混沌吸引子周界测度、混沌动力结构突变以及递归率等参数定量表征水平放置与竖直放置时SK型静态混合器内压力波动特征。研究表明：不同布置状态下静态混合器内PFS的混沌吸引子二维面积增长率随轴向位置的变化趋势基本一致,且S_A-A₀呈线性分布;与水平放置的SK型静态混合器相比,竖直放置时压力波动混沌特性强,混沌动力结构突变小,吸引子演化稳定;混沌形态特征参数能有效区别SK型静态混合器在不同布置状态下的流体动力学特征。     

中量真空树脂灌注机新型混合器的研究

讨论了真空树脂灌注机新型静态混合在的结构及小孔小自由射流混合机理。通过对小孔射流的动力学分析,得出了射流速度发布图并推导出混合器压力损失的数学模型。分析了流体速度和混合器单元个数对混合效果的影响,给出了混合器混合效果的评介方法,并依据此评价方法对理论分析结果和混合效果进行了实验验证,结果表明,新型静态混合器的混合效果良好。     

Kenics静态混合器的工业放大

静态混合器应用前景相当广阔,其工业放大倍受关注。本文着重对Ｋｅｎｉｃｓ静态混合器的工业放大作了阐述。利用相似放大原理,提出了建立放大判据、确立放大因子的方法和步骤。同时介绍了利用计算机技术即时监测,处理放大过程中的大量数据和辅助设计等计算机在静态混合器的工业放大中的应用情况     

基于Fluent的复杂流场飞机空气混合器分析

介绍了用于计算飞机空气混合器内部流场和温度场数学模型和Fluent仿真的建模方法,并进行数值仿真。在数值仿真的基础上．分析了混合器内部扰流元件——扰流圆环对混合器内流体混合作用的方式,同时分析了混合器内部结构扰流圆环的结构尺寸对混合器混合能力的影响,得到了扰流环结构参数与混合能力的关系曲线,为进一步合理设计混合器提供了依据。     

内置翼片管式静态混合器混合效果的大涡模拟

采用大涡模拟方法对内置翼片管式静态混合器内部的流场和浓度场进行了研究,对比了3种不同结构尺寸的翼片的混合效果和沿混合器轴线的压力损失.数值模拟结果表明小翼片的压力损失最小(ξs=0.52),但混合效果最差;长翼片的混合效果略好于大翼片,但其压力损失仅为大翼片的67%(ξl=2.31,ξb=3.41).同时还发现,在长翼片背后可形成两个逆向旋转的大涡,使混合器中心区域速度梯度增大,剪切作用明显,湍流强度增强.该流场结构能有效地驱使混合器中心高浓度流体流向壁面,从而增大高浓度流体和低浓度流体的接触面积,改善混合条件,故长翼片是一种值得推广使用的翼片结构形式.     

全尺寸模拟实验井供液系统及其设备的设计

介绍了石油大学和中原石油勘探局联合建成的全尺寸多功能模拟实验井供液系统及其专用设备的设计原理，机械结构和工作特性，该系统可以分别控制和计量油，气、水三相流体的流坦，井下混合器可将油、气、水三相充分混合，通过多路管线将混合液送入井下，可以模拟出分层开采的地层条件，为完成各种人工举升实提供了基础条件。     

条槽剥离型动态混合器的结构设计研究

介绍了新型的条槽剥离型动态混合器。该混合器对熔体物料具有剪切、剥离、分流等作用,实现了对熔体物料的空间混合。对此种装置在产量、功耗、温升及混合性能方面与球窝型动态混合器进行了比较。结果证明,条槽剥离型动态混合器走一种合理的、理想的高粘流体混合装置。     

静态混合器流体力学性能的CFD模拟

针对立交盘静态混合器的流体力学性能,采用计算流体力学方法对混合器内牛顿流体的流动状况进行了研究,得到了流体流经2个混合元件的流场变化和压降情况.所选的6个截面的速度分布复杂多变,显示出与混合器结构相对应的周期性.采用激光多普勒测速仪测定了轴向速度的实验数据与模拟结果吻合较好.对于压降的模拟在装有10个立交盘静态混合器的管路中进行,研究发现50＜Re＜500为所研究系统的流动状态从层流向湍流转变的临界区间.     

全尺寸模拟实验井供液系统及其设备的设计

介绍了石油大学和中原石油勘探局联合建成的全尺寸多功能模拟实验井供液系统及其专用设备的设计原理、机械结构和工作特性。该系统可以分别控制和计量油、气、水三相流体的流量，井下混合器可将油、气、水三相充分混合，通过多路管线将混合液送入井下，可以模拟出分层开采的地层条件，为完成各种人工举升实验提供了基础条件。     

气水混和器提高排水高度的实验研究

根据综合实验,揭示了通过气水混合器给排水管道注入压缩空气后,排水高度随供气量而变化的规律,比较了三种不同型式气水混合器对排水高度的影响,扩大了气动泵的应用范围,为制造和使用气水混合器提供了技术依据。