摘要：微通道内均相反应的流动和混合特性直接影响复杂反应进程;当有平行竞争反应存在时,混合与反应的速率匹配和时空均匀性将决定反应的选择性.本文在格子波尔兹曼(LBM)均相混合模型的基础上,将"Villermaux/Dushmann"平行竞争反应体系引入到LBM模型中,建立了多组分混合并伴随化学反应的二维LBM模型;利用该模型针对典型的复杂微通道结构内的液体混合及反应存在情况下的流体流动进行了模拟,通过比较不同通道结构内的混合与反应过程,阐述了混合效率对于反应过程选择性的重要影响.该模型提供了一种分析微通道内混合和反应的一种理论方法,可广泛用于研究含有化学反应的微观混合过程,为微通道反应器的结构设计与优化提供了高效便捷的分析手段.

摘要：针对复杂的多相流动体系,构建了一套用于计算多相微流体的格子波尔兹曼模型方程,成功地对方形通道中的液滴流动进行了三维模拟,并对直通道和弯曲通道中不同的流动、混合机制进行了讨论。结果表明:在直通道中,混沌对流仅轴对称地发生在液滴中心轴的两侧,2个半区之间的混合仍通过分子扩散进行。在弯曲通道中,由于通道的几何转向,液滴流经通道时内部的流体会得以重新分布,内环流使得液滴内流体更为有效地进行混合。这种弯曲通道中的液滴内部的环流现象,可以强化微流体系统中的混合行为与反应行为。通过模拟的方法,揭示了微通道中液滴内部的流动机制,为微流动装置的设计和优化提供了理论基础。