液驱流动聚焦中界面失稳及耦合研究

发布时间：2021-12-25 06:29

　　流动聚焦（Flow focusing）为一种典型的毛细流动现象,其原理为从毛细管流出的流体在另一种流体的驱动下,经过小孔形成稳定的锥-射流结构,射流在下游由于界面不稳定性而破碎形成单分散性微粒子。该方法能够稳定的制备具有单层或者复合界面结构的液滴、气泡、颗粒及胶囊,在医药学、生物学、化学、工农业生产等领域具有重大应用背景。本文结合实验、数值模拟和理论分析的方法,研究了液体驱动下单轴和同轴流动聚焦中界面的失稳与耦合,以及流体速度受到外部激励作用时流动聚焦中射流的破碎。主要工作及研究成果如下:（1）通过实验和数值模拟,获得了单轴流动聚焦中锥-射流结构典型的流动模式及其存在的参数区域。在对锥形的研究中,理论分析了两相流体流量对锥形稳定性的影响,并利用数值模拟展示了锥形的流场结构以及参数变化对锥形形态的影响。在对锥形下游液滴产生的研究中,发现了滴模式（Dripping）下液滴生成的非线性动力学特性,讨论了流体粘性对非线性的影响,并通过量纲分析揭示了非线性出现的机理。另外,通过数值模拟关注了射流模式（Jetting）下射流的速度型及其随空间的演化。进一步,采用两种分析方式研究了射流模式向滴模式的... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：154 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１液－气流动聚焦实验中的锥形、锥－射流结构及射流破碎的形态（Ｇａｎａｎ－Ｃａｌｖｏ，?１９９８）

图１．２液－气流动聚焦实验中典型的流动模式（表示为Ｉ，?ＩＩ，?ＩＩＩ，?ＩＶ，Ｖ和ＶＩ）及各种模式??在Ｑ，－厶巧平面上的相图（Ｓｉ?ｅｉ?ａＺ．，２〇〇９）

图１．４气－液流动聚焦实验中的稳定锥形结构以及小孔下游生成的大量气泡（Ｇａｎａｎ－Ｃａｌｖｏ?＆??Ｇｏｒｄｉｌｌｏ，?２００１）

【参考文献】：
期刊论文
[1]流动聚焦及射流不稳定性[J]. 司廷,李广滨,尹协振.  力学进展. 2017(00)
[2]Simulation of incompressible multiphase flows with complex geometry using etching multiblock method[J]. Haoran LIU,Kai MU,Hang DING.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2016(11)
[3]微流控器件中的多相流动[J]. 陈晓东,胡国庆.  力学进展. 2015(00)

博士论文
[1]运动物体与两相界面相互作用的动力学研究[D]. 陆博谦.中国科学技术大学 2017
[2]复合流动聚焦的实验和理论研究[D]. 李广滨.中国科学技术大学 2016
[3]流动聚焦的实验和理论研究[D]. 司廷.中国科学技术大学 2009



本文编号：3551953