微反应器(Microreactor)最初是指一种用于催化剂评价和动力学研究的小型管式反应器。随着微制造技术在化学领域的发展,现在的“微反应器”是指用微加工技术制造的一种新型的微型化的化学反应器,但这种转变不仅仅是尺寸上的变化,更重要的是它的特性发生了变化。因其较好的性能,微反应器被应用到化学、生物等基础科学的研究中。微反应器的优化设计和数值模拟研究成为未来微反应器研究中的领域之一。本文针对微反应器的结构和反应参数对反应的影响,进行了多种的结构优化和参数改变。首先,本文设计了一个二维微通道,在二维微通道中对催化剂的分布进行拓扑优化。在二维模型的基础上建立了三维模型,并对其进行催化反应的模拟研究。其次,根据Sierpinski分形原理设计了微反应器入口结构,优化了微反应器的结构布局,数值模拟分析各参数对于微反应器的反应效果的影响。再次,设计了一个二步微反应器。并比较了障碍物的宽度,障碍物的间隙比和障碍物的高度比对微反应器中反应结果的影响。最后,设计了基于分形原理的树状结构,并将其应用到微反应器的设计中。当它作为障碍物应用到微通道中时,我们对该反应器中的障碍物结构的改变进行了模拟研究。当它直接作为微通道时,我们对微反应器进行了一系列的模拟与实验研究。总之,本文对微反应器的结构和反应参数进行了大量的数值模拟研究,得出了一些较优的微反应器结构和参数。同时成功实现了实验对模拟的验证。本文系统的完成了微反应器的设计、模拟、制作、实验、以及部分的模拟与实验对比,为今后微反应器的研究提供了重要的思路。