基于振动激励对双乳液滴形成的研究
发布时间：2021-02-24 03:30
近年来在生物、材料化学、食品安全与医学研究等领域,用高品质高通量的双乳微液滴、囊泡、胶囊具有非常广泛的应用背景。由于传统的双乳液滴的制备方法是通过混合搅拌产生的双乳液滴,但双乳液滴的均一性和分散性无法得到保证。后来许多研究者发现,微流控芯片可以制备出双乳状液滴。制备出的成品具有良好的球形度、高分散性、高通量和良好的稳定性。这种新的制备双乳液滴的方法不但品质有保证而且消耗的材料比较少。最近几年来不少研究者对微流控制备法做了很多的研究,开阔了工程热物理尺度多相流学科新的研究方向与前沿研究热点。本文使用VOF（Volumeof Fluent Model）相界面跟踪方法,建立了协流式微通道的数学模型。通过Fluent（计算流体力学分析软件）模拟研究在协流式微通道中生成双乳液滴的过程。给出了两种典型（射流与滴流）的流型;分析了流动状态、不同粘度比和不同表面张力系数对双乳液滴生成方式和液滴尺寸的影响。给出了产生稳定液滴的临界范围,以及产生最佳双乳液滴工况。同时设计并制作出协流式微通道芯片,并制备观察了典型的两种形态的双乳液滴。对比了无振动产生的双乳液滴,还采用在添加激励源在三相入口处方式对双乳液滴...
【文章来源】：广州大学广东省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统双乳液滴生产工艺流程
第1章绪论3滴的大小和数量，并对内反应条件和结果进行了定量分析。液滴尺寸小，比表面积大，传质和传热效率高。一些特殊形式的双乳液滴可作为核壳微胶囊/微粒的模板，多分散度可有效控制在1%-5%[13]。一些研究者还制备出了多层多核的的高阶乳化液滴[14]、具有多核的双乳液滴[15]等，如图1-3。图1-3采用微流控设备制备的双乳液滴Fig.1-3Doubleemulsiondropletspreparedbymicrofluidicdevices通过研究双乳状液的制备和分析其中液滴乳化断裂成生的机理具有重要的学术价值和工程应用前景。在本章中，通过多方面的对比分析，对双乳液滴制取技术和研究双乳液滴理论和实验研究做一个全面的梳理，更加直观易懂。1.2研究现状双重乳液的制备和运用是众多交差学科的热点研究之一。国内外许多研究者也做了很多相关方面的研究，本小节将对目前研究现状做一个概述。由于双乳状液滴的制备分为无附加场和附加场两种方法，故本节将对这两个方面进行总结。
第1章绪论5之间相减少了通道壁面接触，从而使得降低壁面润湿性对成生液滴造成的影响。图1-4示为流动聚焦三维结构和形成的射流流型。图1-4液体-气体方式的流动聚焦结构、射流的流型Fig.1-4Liquid-airflowfocusingstructure，liquidflowpatternandfragmentationpattern在对射流的研究中，基于两液相间的无黏流动和忽略二者表面张力的假设，推导出了小孔出口处射流直径的近似表达式：1/41/228ljlgdQP(1-1)其中l和lQ分别表示流体的密度和流量，gP表示为驱动的气体在小孔上下游位置的气压之差。Rosell等人[21]上述直径表达式进行了一阶和二阶的修正；Ganan-Calvo等人[22]在实验过程中发现，在小孔位置处射流尾部的动能密度与外部驱动气体几乎一样，其表达式如下所示：22/2/2llggUU(1-2)其中g表示为气体密度，lU和gU分别表示为实际实验条件下的射流和周围气体的平均流速。研究表明当gU过大超出临界范围时时，图1-4中射流流型将呈现出螺旋形状。关于锥射流过程的不同演变问题，Vega等人[23]同样研究了锥形、射流的不稳定模式以及射流的稳定流型转态。Si等人[24]详细实验研究，得出了这几种不同流型下的实验结果如图1-5。图1-5液体-气体流动聚焦中几种典型的流型[24]
【参考文献】：
期刊论文
[1]Y聚焦型微通道内磁流体液滴的生成与调控[J]. 马蕊,付涛涛,张沁丹,刘偲,朱春英,马友光. 化工学报. 2018(02)
[2]十字型微通道中乳液流变行为的数值模拟[J]. 丁奕文,刘向东,张程宾. 化工进展. 2017(S1)
[3]流动聚焦装置中液滴的形成:喉部尺寸的影响[J]. 崔艺文,吴杰,严启凡,宣守虎,龚兴龙. 实验力学. 2017(05)
[4]双乳液滴包裹技术的应用及研究进展[J]. 王萌,许忠斌,黄兴. 现代化工. 2017(11)
[5]同轴流动聚焦中射流不稳定性的理论研究[J]. 司廷,李广滨,罗喜胜,徐晓嵘. 气体物理. 2017(01)
[6]低频振动单相不可压缩流体细管流动微观动力学数学模型研究[J]. 刘静,蒲春生,林承焰,吴飞鹏. 天然气地球科学. 2014(10)
[7]微流控液滴技术:微液滴生成与操控[J]. 陈九生,蒋稼欢. 分析化学. 2012(08)
[8]PLGA微球包埋药物的稳定性及释放研究的新进展[J]. 王明波,冯庆玲,佘振定,谭荣伟. 功能材料. 2011(S4)
[9]液滴分析技术的研究[J]. 裘祖荣,张国雄,王春海,李醒飞. 天津大学学报. 2001(05)
博士论文
[1]液驱流动聚焦中界面失稳及耦合研究[D]. 穆恺.中国科学技术大学 2018
[2]剪切流中乳液碰撞动力学行为研究[D]. 王程遥.东南大学 2016
[3]流动聚焦液滴生成技术研究[D]. 严启凡.中国科学技术大学 2016
硕士论文
[1]振动激励下十字型流动聚焦中流型演变及液滴成形研究[D]. 徐勇程.广州大学 2019
[2]液滴微流控用于单细胞包裹和数字化PCR[D]. 李越.中国科学技术大学 2016
[3]液滴包裹与分选微流控芯片研究[D]. 吴靓.华中科技大学 2012
本文编号：3048714
【文章来源】：广州大学广东省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统双乳液滴生产工艺流程
第1章绪论3滴的大小和数量，并对内反应条件和结果进行了定量分析。液滴尺寸小，比表面积大，传质和传热效率高。一些特殊形式的双乳液滴可作为核壳微胶囊/微粒的模板，多分散度可有效控制在1%-5%[13]。一些研究者还制备出了多层多核的的高阶乳化液滴[14]、具有多核的双乳液滴[15]等，如图1-3。图1-3采用微流控设备制备的双乳液滴Fig.1-3Doubleemulsiondropletspreparedbymicrofluidicdevices通过研究双乳状液的制备和分析其中液滴乳化断裂成生的机理具有重要的学术价值和工程应用前景。在本章中，通过多方面的对比分析，对双乳液滴制取技术和研究双乳液滴理论和实验研究做一个全面的梳理，更加直观易懂。1.2研究现状双重乳液的制备和运用是众多交差学科的热点研究之一。国内外许多研究者也做了很多相关方面的研究，本小节将对目前研究现状做一个概述。由于双乳状液滴的制备分为无附加场和附加场两种方法，故本节将对这两个方面进行总结。
第1章绪论5之间相减少了通道壁面接触，从而使得降低壁面润湿性对成生液滴造成的影响。图1-4示为流动聚焦三维结构和形成的射流流型。图1-4液体-气体方式的流动聚焦结构、射流的流型Fig.1-4Liquid-airflowfocusingstructure，liquidflowpatternandfragmentationpattern在对射流的研究中，基于两液相间的无黏流动和忽略二者表面张力的假设，推导出了小孔出口处射流直径的近似表达式：1/41/228ljlgdQP(1-1)其中l和lQ分别表示流体的密度和流量，gP表示为驱动的气体在小孔上下游位置的气压之差。Rosell等人[21]上述直径表达式进行了一阶和二阶的修正；Ganan-Calvo等人[22]在实验过程中发现，在小孔位置处射流尾部的动能密度与外部驱动气体几乎一样，其表达式如下所示：22/2/2llggUU(1-2)其中g表示为气体密度，lU和gU分别表示为实际实验条件下的射流和周围气体的平均流速。研究表明当gU过大超出临界范围时时，图1-4中射流流型将呈现出螺旋形状。关于锥射流过程的不同演变问题，Vega等人[23]同样研究了锥形、射流的不稳定模式以及射流的稳定流型转态。Si等人[24]详细实验研究，得出了这几种不同流型下的实验结果如图1-5。图1-5液体-气体流动聚焦中几种典型的流型[24]
【参考文献】：
期刊论文
[1]Y聚焦型微通道内磁流体液滴的生成与调控[J]. 马蕊,付涛涛,张沁丹,刘偲,朱春英,马友光. 化工学报. 2018(02)
[2]十字型微通道中乳液流变行为的数值模拟[J]. 丁奕文,刘向东,张程宾. 化工进展. 2017(S1)
[3]流动聚焦装置中液滴的形成:喉部尺寸的影响[J]. 崔艺文,吴杰,严启凡,宣守虎,龚兴龙. 实验力学. 2017(05)
[4]双乳液滴包裹技术的应用及研究进展[J]. 王萌,许忠斌,黄兴. 现代化工. 2017(11)
[5]同轴流动聚焦中射流不稳定性的理论研究[J]. 司廷,李广滨,罗喜胜,徐晓嵘. 气体物理. 2017(01)
[6]低频振动单相不可压缩流体细管流动微观动力学数学模型研究[J]. 刘静,蒲春生,林承焰,吴飞鹏. 天然气地球科学. 2014(10)
[7]微流控液滴技术:微液滴生成与操控[J]. 陈九生,蒋稼欢. 分析化学. 2012(08)
[8]PLGA微球包埋药物的稳定性及释放研究的新进展[J]. 王明波,冯庆玲,佘振定,谭荣伟. 功能材料. 2011(S4)
[9]液滴分析技术的研究[J]. 裘祖荣,张国雄,王春海,李醒飞. 天津大学学报. 2001(05)
博士论文
[1]液驱流动聚焦中界面失稳及耦合研究[D]. 穆恺.中国科学技术大学 2018
[2]剪切流中乳液碰撞动力学行为研究[D]. 王程遥.东南大学 2016
[3]流动聚焦液滴生成技术研究[D]. 严启凡.中国科学技术大学 2016
硕士论文
[1]振动激励下十字型流动聚焦中流型演变及液滴成形研究[D]. 徐勇程.广州大学 2019
[2]液滴微流控用于单细胞包裹和数字化PCR[D]. 李越.中国科学技术大学 2016
[3]液滴包裹与分选微流控芯片研究[D]. 吴靓.华中科技大学 2012
本文编号：3048714
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3048714.html
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