微混合器是微型芯片的一种形式,是当代微化工技术的重要组成部分,被广泛应用于药物制备、化学检测、化妆品合成等工业领域。近些年,被动式微混合器依靠结构的优化获得了性能上的提升,与此同时微混合器的加工材料及工艺方面也有突破性的进展,这些发展有助于拓宽微混合器的应用范围。本文主要致力于微混合器的结构研究,期望通过结构的改善和优化来提升微混合器的混合性能,尤其针对分合式微混合结构,对其在较低雷诺数范围的应用做出新的尝试。对此本文主要做了以下几个方面的工作:(1)从国内外研究现状中总结四种典型微混合器单元结构,以微流体力学的基本理论和控制方程为基础,分析了四种结构单元的混合特点以及混合效果随雷诺数改变的变化情况。(2)把握上述结论中的结构特点,选择合适的结构单元组合,并详细分析了结构特征尺寸(包括流道宽度、流道厚度、分合单元分合角度、以及不对称结构的不对称比例)对微混合器混合效果的影响。利用正交试验法选取一组混合效果最优的几何结构尺寸,得到一种新型3D不对称分合式结构微混合器。(3)搭建实验平台,对加工封装好的3D不对称分合结构微混合器进行混合实验,并以不对称分合式微混合器和对称分合式微混合器作为对比实验,获取实验数据。总结全文,得出不同结构微混合器对雷诺数变化的敏感程度不同的结论,其中分合结构对于高雷诺数下的流体混合效果作用明显,3D结构在低雷诺数流体的混合中有很好表现,新型不对称结构可以提高分合式微混合器的混合效果。由于在化工领域中生产需求的多样性,所需的原材料也就多种多样,这时流体的雷诺数随之不同。本文所提出的新型分合式微混合器不仅在低雷诺数流体条件下具有良好的混合性能,在高雷诺数条件下的也同样表现高效,因此其对于满足更宽范围的化工生产需求具有探索意义。