连续微流体搅拌器中高黏度流体混合性能的数值模拟

来源：江苏大学学报·自然科学版杂志2026年第2期北京时间：

作者：张金凤,张静,赵东波,徐笑,秦绍栋

单位：1. 江苏大学 流体机械工程技术研究中心， 江苏 镇江 212013； 2. 江苏大学 镇江流体工程装备技术研究院， 江苏 镇江 212016

摘要：为了解决高黏度流体在搅拌器内流场混合不充分的问题，提出了一种基于高剪切和高效传质原理的连续微流体搅拌器.采用正交分析法，研究了单级微搅拌器结构参数对介质混合的强化效果，得到了单级微搅拌器的最优参数组合：叶轮直径为30 mm，叶轮高度为30 mm，叶片数量为8片，叶片安装在距离底部5 mm处.采用数值模拟方法对其内部流场和混合特性进行研究，得到了不同质量分数的高黏度流体在不同搅拌速度下的轴向速度分布、径向速度分布、质量分数分布、混合强度与轴向距离的关系.结果表明：提高转速会增加槽内主流循环区强度，搅拌槽内高速流动区域分布范围也相应变大；同时，增加高黏度流体的质量分数会减小流场的主流循环范围，出口处混合强度也降低.因此，宜选用3级以上的微搅拌器或者提高搅拌速度以利于高黏度流体混合.

关键词：搅拌器,微流体,混合指数,高黏度流体,数值模拟

基金资助：国家重点研发计划项目（2021YFC3001703-3）