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介尺度下微波反应器内混沌流与电磁加热的多物理场耦合
发布日期 2025
本研究聚焦于混沌流与电磁热耦合机制及其在厘米级流体系统中的协同增效作用,通过COMSOL Multiphysics平台构建了介尺度C型混沌流微波加热系统的多物理场耦合模型。研究采用数值模拟重点探究C型周期性几何结构参数(周期间距Ld、通道截面纵横比W/H)对层流混合效率与电磁传热性能的影响规律。通过参数化建模实现了流体动力学、电磁场及传热场的双向耦合计算,系统揭示了混沌对流扰动与微波非均匀加热的互馈机制。 模拟结果表明:C型混沌流道通过周期性流向反转产生拉伸折叠效应,在Ld=20-30 mm范围内可实现最优混合指数(较传统结构提升42%),通过协同优化Ld=25±5 mm与W/H=2.25±0.25的结构参数,可在厘米尺度实现混合效率提升与温度均匀性控制的兼容。该研究阐明了混沌流-电磁热多场耦合的时空演化规律,为中尺度反应器设计提供了关键准则:周期间距需保障流线充分折叠而不致压损剧增,截面纵横比应平衡混合强化与热管理需求。研究结果为化学合成、生物反应等领域的连续流工艺系统开发奠定了理论基础,验证了COMSOL在复杂多物理场建模中的可靠性。
