一种挡板结构被动式微混合器的设计与仿真北大核心

基于在微通道内设置障碍物可以提高混合效率的方法,以T型方波通道微混合器为基础,设计了一种新型的、具有挡板结构的被动式微混合器,并采用有限元方法建立了仿真模型,分析比较了T型直通道微混合器、T型方波通道微混合器和具有挡板结构的T型方波通道微混合器在不同雷诺数（Re）下器件内流体的流动特性和混合效率。研究结果表明,具有挡板结构的T型方波通道微混合器在挡板阻塞比为1/4时具备最优的综合性能,也即在较宽Re值范围（5～60）内可实现流体的快速、高效混合,混合效率高于95%。     

一种新型压电驱动微流体混合器

设计了一种新型的压电驱动微流体混合器(micromixer)，采用计算流体力学(CFD)的方法对其性能进行了仿真研究。结果显示，该混合器可在很大程度上提高微量流体的混合效率，在雷诺数为16、悬臂梁振动频率为200Hz时，充分混合两微量流体仅需0．158，对应的最小混合长度仅为0．9mm，这基本可以满足目前大多数微流体系统应用的需要。     

基于声表面波技术数字微流体微混合器研究

报道了在128°旋转Y切割X传播方向LiNbO3基片上研制了数字微流体微混合器.它由压电基片上叉指换能器和反射栅组成,当由功率放大器放大后的射频电信号加到叉指换能器时,它激发的声表面波经微流体后转化为径向表面波驱动微流体,使其与同一路径上的另一微流体合并,在反射栅反射回的声表面波共同作用下,加速微流体内分子扩散运动,提高了微流体混合效率.采用1 μL的水和1 μL红墨水以及1 μL的红墨水和1 μL甘油各自进行混合实验,结果表明:在声表面波作用下,微混合器能快速混合微流体.为片上实验室提供了廉价、易集成的微混合单元,具有潜在的应用价值.     

一种非对称结构微流体混合器的设计与分析

微流体混合器可以用于不同流体之间的混合与反应,其与化学传感器结合构成的化学分析测试系统,具有灵敏度高、响应时间短和稳定性好的特点。在微电子机械加工技术的基础上,设计了一种新型的、具有非对称分离重组结构的微流体混合器,并应用有限元方法建立了仿真模型,讨论了在不同雷诺数(Re=10~80)下,通道几何结构参数对微混合器内的流体流动特性和混合效率的影响。研究结果表明,微流体在该混合器内形成了扩展涡、分离涡和迪恩(Dean)涡,实现了涡系的叠加和强化,加大了流体间的扰动,增加了流体的接触面积,从而大大增强了混合效率。     

一种PDMS微混合器的制备及性能分析

介绍了一种用于微生化分析仪的PDMS(polydimethylsiloxane,聚二甲基硅氧烷)微混合器的模压制备,由于其兼有混合器与比色皿的功能,因此,对其透光及混合性能进行了分析。经实验证明,制品中经常出现的变形、气泡、条纹等缺陷均会使混合器的透射比变差,且缺陷越多光学性能越差。而所制作的PDMS混合器透光面的光学性能优秀,在340 nm的透射比达到90%,能够满足微生化分析仪的紫外、可见光检测要求。对膜厚为50μm的φ6 mm PDMS混合器进行定量检测发现,当驱动电压为3 V,驱动频率为80 Hz时,在5 s内能达到很好的混合效果。     

微混合器研究进展

微混合器作为微全分析系统重要的组成部分,是目前微机电系统(MEMS)领域内的研究热点。文章介绍了微混合器的设计要求与目标、加工方法与材料的选择、微混合的特点与混合机理。微混合器一般可分为主动混合器与被动混合器,基于此分类方法,文章综述了微混合器的国内外研究现状,并讨论了目前研究中存在的一些问题,展望了微混合器的研究前景。     

微气泡执行器强化微混合的实验研究

微尺度流动的雷诺数(Re)比较低,其混合主要通过扩散来完成,因此需要较长的距离与时间才能混合均匀。为实现微尺度低Re数流体的快速均匀混合,以甲醇及染色甲醇为工质,采用脉冲电压激励微铂膜产生可控气泡,并以气泡周期性胀缩产生的脉冲压力为动力源,研究脉冲压力横向扰动产生的混沌流对微通道内流动混合的影响。结果表明:脉冲压力横向作用使流体的交界面产生了强烈的卷曲拉伸,有效地强化了混合,该微混合器能够在毫米级混合长度及毫秒级混合时间内快速均匀混合,脉冲频率越高,混合效果越好。本研究结果为解决微尺度下低Re数流动混合难题提供了一种有效的崭新手段。     

被动微混合器的研究进展(英文)

综述了被动微混合器的混合原理、结构、微制作技术以及在数值仿真计算等方面的研究进展。着重讨论了几种主要被动微混合原理,如多层流、混沌对流、分裂-重合、流体弯曲和压缩以及循环流动。重点分析了近年来低雷诺数下高混合效率的复合式微混合器。复合式微混合器利用其他简单的外界作用来提高其混合效率,诸如施加离心力、采用几何压缩和三个入口结构,或利用多入口结构,使其中的流体产生周期性的流动。指出随着对低雷诺数和高黏度要求的不断提高,SAR型复合式微混合器成为更为广泛的一个研究方向,其内部的分裂-重合结构单元能够使流体产生旋转,同时通过采用几何压缩结构,缩短扩散长度.从而大大提高了流体的混合效率,但同时也提高了对微制作技术的要求。     

压电基片上集成微通道数字微流体微混合器研究

微流体在压电基片上输运往往偏离声表面波传播方向,尤其是当压电基片表面疏水层不很均匀时,给微流体诸如混合等操作带来不便。在1280旋转Y切割X传播方向的LiNbO3基片上研制了集成有聚二甲基硅氧烷为材料T型微通道的微混合器,压电基片上采用光刻工艺制作相互垂直叉指换能器及反射栅。待混合的两微流体采用微量进样器分别进样到声路径微通道中,依次在两叉指换能器上加RF电信号,它激发的声表面波驱动其声路径上微通道中的微流体沿微通道输运、合并,并快速混合。对2μl水-2μl蓝色染料微流体和2μl甘油-2μl蓝色染料微流体进行混合实验,结果表明,声表面波的作用可以提高微通道中微流体的混合速度,且混合程度更高。     

基于PDMS的静态微流体混合器的制作与仿真

通过采用模塑法制成一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的静态微流体混合器.根据流体动力学理论对其进行了理论分析,并给出了两种流体混合的仿真分析结果.对以数值模拟为依据制作的微流体混合器进行了水与红墨水的混合实验,获得了相吻合的结果.     

Realization of planar mixing by chaotic velocity in microfluidics

We present the design, fabrication and characterization of an effective planar passive micromixer with relatively simple construction for microfluidic applications. This micromixer consists of a zigzag microchannel in which realization of fluid mixing is expected because the variation of the flow velocity direction and magnitude in the channels may cause the laminar flow to become chaotic. Simulations were made to study the influence of geometry of the microchannel on the mixing effect and it has been found that the turning angle plays a very important role in the mixing process. Prototype devices were fabricated using polydimethylsioxane soft lithography technology. Mixing efficiency of the micromixer was examined by tracing the color uniformity of de-ionized water and red ink travelling through the microchannel. It was found that, for these two flows with a wide range of flow rates, the resulted fluid at the outlet of the micromixer would always show good color uniformity, indicating a high mixing efficiency. A prototype micromixer system for future fast chemical and biological analysis was proposed and fabricated based on this design. Easy to fabricate and use, we believe that our micromixer can be used as a general-purpose component for microfluidic systems.     

Experimental investigations of thermally stimulated degenerate four-wave mixing

Results of experimental investigations aimed at testing efficiency-related aspects of thermally induced degenerate four-wave mixing in absorbing solutions are reported. The effects of fluorescence, read beam time delay, and forward beam angle variations are measured and shown to strongly influence the achievable thermal grating diffraction efficiency. In particular, a strong decrease of conjugation efficiency is observed as a function of increasing angle between the forward beams. Conjugate beam diffraction efficiencies as high as 17 percent were measured for the dye RhB in acetone. Based on our observations, we predict that still higher conjugation efficiencies will be feasible under optimal conditions with the thermal grating mechanism.     

1310nm FP TO-CAN偏心封装耦合效率的研究

文章应用ZEMAX软件模拟了管芯与光纤在不同偏移量下的耦合效率,并进行了实验验证.结果表明,6.5 mm焦距的TO-CAN(晶体管外壳封装)与端面倾斜8°的光纤,在管芯偏移100μm时,耦合效率最大,模拟值为21.9％,实验值为21.32％;5.8 mm焦距的TO-CAN与端面倾斜6°的光纤,在管芯偏移80 μm时,耦...     

Quantum-efficiency measurements in oxygen-containing gallium lanthanum sulphide glasses and fibers doped with Pr/sup 3+/

The production of competitive fiber amplifiers in the 1.3-/spl mu/m region requires both good quantum efficiency in the lasing ion and the capability to produce low-loss fibers. Oxygen-doped gallium lanthanum sulphide (GLS) doped with Pr/sup 3+/ may provide a route to both, We describe measurements of the quantum efficiency of Pr/sup 3+/ emission at 1.3 /spl mu/m from the /sup 1/G/sub 4/-/sup 3/H/sub 5/ transition in GLS glass and fiber containing varying quantities of lanthanum oxide. We show that oxide-containing GLS glasses, which are known to have considerably better thermal and glass-forming properties than pure GLS, can show quantum efficiencies of up to 84% of that of pure GLS, No degradation of quantum efficiency is seen when oxide-containing GLS glass is pulled into fiber form.     

Optimization of pumping conditions in end pumped Tm:YAP lasers with the consideration of thermal effects

In this work, we presented the measurements and calculations for the optimal pump conditions and their effects on thermal lens, fracture limit and laser efficiencies of end pumped Tm-doped yttrium aluminum perovskite (Tm:YAP) laser rod pumped at 1 064 nm. The results showed that the measured overall efficiency of produced laser at ~1.98 µm is enhanced from 3.9% to 6.9% when the pump spot diameter is reduced from 390 µm to 210 µm. The maximum output power and oscillation threshold are also enhanced with reduced pump spot size. The maximum thermal stress and focal length of thermally induced lens are also addressed.     

The preparation of CdSnP2/InP heterojunctions by liquid phase epitaxy from Sn-solution

Heterojunctions of n-type CdSnP₂ on p-type InP substrates are prepared by LPE from Sn-solutions. The significance of the tipping arrangement, of the initial solution composition and of the temperature program for preparing LPE layers of high quality is discussed. Heterodiodes cleaved from such LPE wafers electroluminesce under forward bias between 1 μm and 1.8 %m with internal quantum efficiencies approaching 1.8% at room temperature. When used as photovoltaic detectors, the quantum efficiency of these diodes surpasses that of Si for λ > 1.09 μ, and exceeds 1% for all wave-lengths between 0.96 and 1.3 μ.     

轴快流CO2激光器翅片管换热器强化换热研究

为了解决厚板切割领域中高功率轴快流CO₂激光器翅片管换热器压力损失大、传热效率低的问题,采用计算流体力学软件ANSYS分析了3种涡流发生器的换热特性,并对换热性能更佳的梯形小翼涡流发生器的形状、长度、高度和安装角度进行优化设计;通过一个开环的风洞实验平台验证了数值模拟数据的可靠性。结果表明,长度11mm、高度2.6mm的梯形小翼涡流发生器采用30°迎角渐缩方式布置时换热性能最佳,在雷诺数为600~1600范围内,和没有安装涡流发生器相比,梯形小翼涡流发生器的努塞尔数Nu提高了8%~22%,摩擦因子上升了16%~27%;8h稳定输出功率4216W,比额定输出功率高出5.4%。该研究提高了CP4000系列激光器的厚板切割能力。     

红外制导空舰导弹最大攻击角解析计算方法

针对红外制导空舰导弹航路规划中的重要影响因素——攻击角,建立了航路点数量、相邻航路点间距、航路点转弯角和航路路程等约束条件模型;提出了最大攻击角的解析计算方法,并区分一个、两个和多个航路点等三种情况,运用几何学原理,分别给出了最大攻击角的定量计算模型。最后,对航路点数量、转弯角和导弹航程等因素影响下的最大攻击角进行了仿真计算。结果显示,最大攻击角随着航路点数量的增加而快速增大;航路点数量一定时,最大攻击角随着航路点转弯角的减小而增大;但应注意,攻击角的增加是以牺牲红外制导空舰导弹航程为代价的。     

利用Ⅱ类相位匹配实现稳定倍频输出

提出利用Ⅱ类相位匹配方法实现稳定倍频输出,并对该方法进行了理论分析和数值模拟。数值模拟是对KTP晶体xy平面内的Ⅱ类相位匹配倍频过程进行的。数值计算结果表明,Ⅱ类相位匹配倍频过程中,当基频光以除最佳入射偏振角之外的偏振方向入射时,倍频强度曲线随倍频晶体长度增加而呈周期性变化;由于这种周期性变化的存在,当基频光起伏变化时,倍频强度曲线会交叉汇聚,出现倍频稳定区;当偏离角(入射偏振角与最佳入射偏振角差值)一定时,随着基频光入射强度的增大,实现稳定倍频输出所需的倍频晶体长度减小,稳定输出时倍频效率不变;当基频光强度一定时,随着偏离角的增大,倍频输出稳定性提高,倍频效率稍有下降。