非对称心形结构对被动式微反应器混合效率的优化机制研究

为解决微反应器中混合效率不足的关键问题，来自国内的研究团队基于心形微反应器(Advanced Flow Reactor, AFR)开展非对称结构设计研究。通过调控挡板长度比(Ratio = L0/L)实现混合指数提升，在Re=100时混合效率提高9.44%，Re=60时提升2.6%，为微流控化学反应系统优化提供新思路。

　　

这项创新性研究聚焦心形被动式微反应器(Advanced Flow Reactor, AFR)的非对称结构优化。科研人员巧妙设计挡板长度比(Ratio = L₀/L)作为非对称性量化指标，其中L₀代表次通道挡板长度，L为主通道挡板长度，总长保持L_t = L₀ + L恒定。

当雷诺数(Re)达到100时，Ratio=0.767的非对称结构展现出惊人效果——混合指数飙升至53.86%，较传统结构提升9.44%。更有趣的是，在不同流动状态下观察到混合机制的动态转变：低Re数(Re=6)时扩散混合占主导，各结构混合指数差异小于0.05%；而中等Re数(Re=60)时，Ratio=0.8结构的对流混合效应使混合指数达到0.4386，提升2.6%；高Re数(Re=100)时进一步提升2.86%。

研究通过可视化技术生动呈现了"心形"微通道内流体的优雅舞动，揭示非对称结构如何通过诱导二次流和增强界面扰动来突破微尺度混合的物理限制。这项成果为微流控化学合成、药物筛选等需要精密混合控制的领域提供了创新解决方案。