微通道内的液滴动力学与调控

发布时间：2022-01-22 16:10

　　近年来,作为一种高效节能、安全可控及绿色环保的化工过程,微化工技术受到了学术界和工业界的普遍关注。微流体和磁性粒子结合的微磁流控技术应运而生,在生物医药、化工等领域有广泛应用。本文利用高速摄像仪实验研究了微通道内磁流体液滴的生成、破裂,甘油水溶液液滴的聚并过程。考察了Y聚焦型微通道内磁流体液滴在矿物油中的生成过程。发现了磁流体液滴的流型:弹状流、滴状流和喷射流。液滴尺寸随着连续相流量、连续相毛细管数和两相流量比的增加而减小。基于液滴的生成机理,综合考虑两相流量比、连续相毛细管数和磁Bond数,提出了液滴尺寸的预测关联式。研究了对称T型分岔口处磁流体液滴的破裂动力学。液滴的破裂可以分为三种类型:完全阻塞破裂、部分阻塞破裂和无阻塞破裂。完全阻塞破裂和部分阻塞破裂过程可分为三个阶段:挤压阶段、转变阶段和快速夹断阶段。挤压阶段的无量纲颈部最小宽度与时间存在幂函数关系,后两个阶段的颈部最小宽度随剩余时间呈幂函数关系。无阻塞破裂只存在后两个阶段,规律与前两个破裂类型相似。研究发现,磁场在一定程度上加速了磁流体液滴破裂。研究了T型交叉口处甘油水溶液加入到液滴过程中的不同聚并形态。实验观察到了四种聚并... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Y聚焦型微通道结构图

微通道的示意图：磁流体液滴在上游的 T 型交叉口处生成，之后在下口处破裂成两个子液滴；(b) 对称 T 型分岔口处正处于破裂状态的磁流(a) Sketch of the microfluidic device. The ferrofluid droplets are formed at aak up into two daughter droplets at the symmetric T-junction. The cross-secthannel is 400 μm (width) × 400 μm (height). (b) A breaking droplet at the T-divergence (dashed line box in Fig. 2-2(a)).

2-2 (a) 微通道的示意图：磁流体液滴在上游的 T 型交叉口处生成，之后在下游的对分岔口处破裂成两个子液滴；(b) 对称 T 型分岔口处正处于破裂状态的磁流体液滴ig. 2-2 (a) Sketch of the microfluidic device. The ferrofluid droplets are formed at a T juncand break up into two daughter droplets at the symmetric T-junction. The cross-section of tmicrochannel is 400 μm (width) × 400 μm (height). (b) A breaking droplet at the T-junctiodivergence (dashed line box in Fig. 2-2(a)).

【参考文献】：
期刊论文
[1]十字聚焦型微通道内弹状液滴在黏弹性流体中的生成与尺寸预测[J]. 张沁丹,付涛涛,朱春英,马友光.  化工学报. 2016(02)
[2]微化工系统内多相流动及其传递反应性能研究进展[J]. 骆广生,王凯,徐建鸿,吕阳成,王玉军.  化工学报. 2010(07)
[3]微化工技术[J]. 陈光文,袁权.  化工学报. 2003(04)



本文编号：3602506