| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-8页 |
| 第一章 绪论 | 第14-30页 |
| 1.1 课题研究的背景、目的和意义 | 第14-15页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第15-26页 |
| 1.2.1 微流控技术概述 | 第15-17页 |
| 1.2.1.1 微流控芯片的内涵 | 第15页 |
| 1.2.1.2 微流控技术的发展历程 | 第15-16页 |
| 1.2.1.3 微流体系统的基本特征 | 第16-17页 |
| 1.2.2 微混合与微混合技术概述 | 第17页 |
| 1.2.3 微混合器研究进展 | 第17-26页 |
| 1.2.3.1 被动式微混合器 | 第18-24页 |
| 1.2.3.2 主动式微混合器 | 第24-26页 |
| 1.2.4 不同种类微混合器的混合性能评价 | 第26页 |
| 1.3 本文的主要研究内容 | 第26-30页 |
| 第二章 微尺度下液滴生成与混合理论研究 | 第30-48页 |
| 2.1 引言 | 第30页 |
| 2.2 微通道内液滴动力学理论 | 第30-34页 |
| 2.2.1 液滴动力学中的无量纲参数 | 第30-31页 |
| 2.2.2 润湿效应及接触角 | 第31-33页 |
| 2.2.3 Marangoni效应 | 第33-34页 |
| 2.2.4 微通道中液滴的界面动力学 | 第34页 |
| 2.3 微通道中液滴的生成方式及机理 | 第34-38页 |
| 2.3.1 T型通道法（T-junction）液滴形成机理 | 第35-37页 |
| 2.3.2 基于流动聚焦法的液滴形成机理 | 第37页 |
| 2.3.3 共轴流法液滴形成机理 | 第37-38页 |
| 2.4 微流体的混合机理 | 第38-44页 |
| 2.4.1 扩散混合 | 第38-40页 |
| 2.4.2 对流混合 | 第40-41页 |
| 2.4.3 微流体混合增强方法及机理 | 第41-44页 |
| 2.4.3.1 基于扩散的混合增强机理 | 第41-42页 |
| 2.4.3.2 混沌对流混合增强机理 | 第42-44页 |
| 2.5 微流体混合性能的检测与评价 | 第44-46页 |
| 2.5.1 微混合器混合性能评价方法 | 第44页 |
| 2.5.2 混合性能评价指标 | 第44-46页 |
| 2.5.2.1 浓度方差评价指标 | 第44-45页 |
| 2.5.2.2 像素强度偏差评价指标 | 第45-46页 |
| 2.6 本章小结 | 第46-48页 |
| 第三章 微通道内液滴生成的数值模拟研究 | 第48-58页 |
| 3.1 引言 | 第48页 |
| 3.2 数值模拟方法与条件设置 | 第48-52页 |
| 3.2.1 数值模拟方法简介 | 第48-49页 |
| 3.2.2 界面追踪方法的选择 | 第49-50页 |
| 3.2.3 控制方程的确定 | 第50-52页 |
| 3.2.4 边界条件的确定 | 第52页 |
| 3.2.5 两相物性参数 | 第52页 |
| 3.3 T型微通道内液滴生成数值仿真与结果讨论 | 第52-57页 |
| 3.3.1 几何模型的建立 | 第52-53页 |
| 3.3.2 单个液滴生成过程分析 | 第53-54页 |
| 3.3.3 连续相流速对液滴生成的影响 | 第54-55页 |
| 3.3.4 连续相粘度对液滴生成的影响 | 第55-57页 |
| 3.4 本章小结 | 第57-58页 |
| 第四章 微液滴内流体流动与混合特性的数值仿真分析 | 第58-80页 |
| 4.1 引言 | 第58页 |
| 4.2 稀物质传输与不同浓度的混合 | 第58页 |
| 4.3 T型直通道内液液两相流入口扰动过程数值仿真分析 | 第58-64页 |
| 4.3.1 几何模型 | 第59页 |
| 4.3.2 控制方程与求解策略 | 第59页 |
| 4.3.3 边界条件及两相物性参数 | 第59-60页 |
| 4.3.4 仿真模拟结果与分析 | 第60-64页 |
| 4.3.4.1 液滴的内循环 | 第60-62页 |
| 4.3.4.2 连续相流速对液滴内部混合的影响 | 第62-64页 |
| 4.4 正弦型弯曲微通道内液滴内部混合机理的数值仿真分析 | 第64-70页 |
| 4.4.1 正弦型微通道的几何结构 | 第65页 |
| 4.4.2 数学仿真模拟方法 | 第65-66页 |
| 4.4.2.1 网格独立性计算 | 第65-66页 |
| 4.4.2.2 控制方程及求解策略 | 第66页 |
| 4.4.2.3 边界条件及流体物性 | 第66页 |
| 4.4.3 数值仿真分析结果与讨论 | 第66-68页 |
| 4.4.4 液滴长度对混合效率的影响 | 第68-69页 |
| 4.4.5 通道壁面振幅与波长比对混合的影响 | 第69-70页 |
| 4.5 微混合器结构的优化 | 第70-77页 |
| 4.5.1 微混合器优化结构的几何模型 | 第70-71页 |
| 4.5.2 数学仿真模拟方法 | 第71-72页 |
| 4.5.2.1 网格独立性计算 | 第71页 |
| 4.5.2.2 控制方程及求解策略 | 第71页 |
| 4.5.2.3 边界条件及流体物性 | 第71-72页 |
| 4.5.3 数值仿真分析结果及讨论 | 第72-77页 |
| 4.5.3.1 微液滴生成过程 | 第72页 |
| 4.5.3.2 微混合器优化结构混合特性分析 | 第72-76页 |
| 4.5.3.3 振幅与波长的乘积对混合的影响 | 第76-77页 |
| 4.6 本章小结 | 第77-80页 |
| 第五章 液滴式微混合器流动与混合特性实验研究 | 第80-102页 |
| 5.1 引言 | 第80页 |
| 5.2 PDMS微流控芯片的制作 | 第80-87页 |
| 5.2.1 实验材料的准备 | 第80-81页 |
| 5.2.2 PDMS微流控芯片制作工艺流程 | 第81-85页 |
| 5.2.3 常见缺陷与注意事项 | 第85-87页 |
| 5.3 液滴生成与微混合实验系统搭建 | 第87-88页 |
| 5.3.1 实验系统搭建 | 第87-88页 |
| 5.3.2 实验步骤 | 第88页 |
| 5.4 液滴式微混合器内液滴生成与混合实验研究 | 第88-92页 |
| 5.4.1 微液滴生成过程 | 第89-90页 |
| 5.4.2 两相流率比对液滴生成尺寸的影响 | 第90-92页 |
| 5.4.3 毛细数（Ca）对液滴生成尺寸的影响 | 第92页 |
| 5.5 液滴式微混合器微流体混合实验研究 | 第92-101页 |
| 5.5.1 微流体混合实验评价方式 | 第92-94页 |
| 5.5.1.1 处理实验图片的灰度值法 | 第92-93页 |
| 5.5.1.2 实验图像数据处理流程 | 第93-94页 |
| 5.5.2 液滴包裹酵母菌实验 | 第94-95页 |
| 5.5.3 T型入口直通道段混合实验研究 | 第95-96页 |
| 5.5.4 弯曲微通道段混合实验研究 | 第96-98页 |
| 5.5.5 两相流率比对弯曲通道段液滴内部混合的影响 | 第98-99页 |
| 5.5.6 振幅与波长的乘积对混合性能的影响 | 第99-101页 |
| 5.6 本章小结 | 第101-102页 |
| 第六章 结论与展望 | 第102-106页 |
| 6.1 主要结论 | 第102-103页 |
| 6.2 论文创新点 | 第103-104页 |
| 6.3 未来展望 | 第104-106页 |
| 参考文献 | 第106-114页 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 | 第114-116页 |
| 致谢 | 第116页 |
