微反应器在微化工领域和医药领域得到了广泛的应用。微通道阻塞问题是微反应器故障的常见问题,一旦微反应器发生阻塞故障,将导致反应效率降低,生产成本大幅提升。在研究中,首先从微观角度利用群体平衡模型（Population Balance Model,PBM）和经典沉淀理论相结合,引入混合尺度的概念,以Na₂SO₄和BaCl₂溶液反应生成BaSO₄（Barium Sulfate）颗粒的过程作为阻塞体生成的反应背景,对在微通道内反应生成的阻塞体的成核、生长、聚集过程进行了建模,模拟了部分阻塞的生成过程,并应用此模型定量分析了初始溶液浓度、混合尺度等因素对阻塞体数量密度、阻塞体大小的影响。同时,根据阻塞体在微通道内的受力情况,模拟了阻塞体在微通道内的沉淀轨迹。考虑在实际反应中微通道内溶液浓度存在微小波动的情况下,定义了将阻塞体排出微通道所需最小流速V_off,提出了一个能够兼顾微通道能耗和流量平稳性的优化问题,并求取了最优的初始反应溶液浓度。在该初始浓度下,既可以避免阻塞体的堆积,又兼顾微反应器的功耗和可控性。本文进而分析了部分阻塞条件下,阻塞体在微通道内受到的惯性升力以及经过二次流时所受到的侧向迁移力。通过引入惯性聚集和Dean二次流,优化设计了一种带有扩缩结构单元的微通道,并基于微通道结构的优化设计达到移除阻塞体的目的。最后,建立了CFD（Computational Fluid Dynamics）仿真模型,比较了扩缩结构和直管微通道中移除阻塞体的效果,对比结果表明:相比于传统的直管微通道,优化后的扩缩结构微通道对阻塞体的分离效率提高了340%。证明了扩缩结构能够有效分离溶液中的阻塞体,实现阻塞体的分离与排除,预防微通道内因部分阻塞体沉积而形成的全阻塞。