复合流动聚焦的实验和理论研究
本文选题：复合流动聚焦 + 带电射流 ； 参考：《中国科学技术大学》2016年博士论文
【摘要】：复合流动聚焦(compound flow focusing)是一种毛细流动现象。它通过物理剪切将毫米尺度的液体界面平稳地拉伸为微米尺度的射流,射流则因扰动的增长而失稳破碎为单分散性的液滴。该技术稳定性好、操作简单、可控性强、实验条件宽松,非常适用于制备微米／亚微米尺度的液滴或颗粒,在科学研究和生产应用方面都有着重要价值。本文重点研究了复合流动聚焦中的电流动聚焦(electro-flow focusing,EFF)和同轴流动聚焦(co-flow focusing, CFF),主要内容描述如下：1.采用焊点法制作了便于调节和清洗的同轴针头,使用有机玻璃板加工出便于实验观察的气腔。在搭建的实验系统上研究了结构参数和控制参数对同轴锥形的影响,测量了聚焦小孔出口处射流的直径d和界面扰动波的波长λ随气压差△Pg和流量Q的变化规律,并初步研究了内外层液滴的包裹模式。2.基于EFF实验建立了用于带电“液-气”复合射流稳定性分析的理论模型,开展了无粘和粘性时间不稳定性分析。模型中“液-气”射流由半径为R的圆柱液体射流和无限大的环形气体区域构成。在无粘模型中采用均匀速度剖面并只考虑轴向电场的影响;有粘模型中则同时考虑了轴向电场和径向电场,并基于管流和误差函数构造了液体射流和驱动气体的速度剖面。时间稳定性分析发现轴对称(n=O)扰动和第一类非轴对称(n=1)扰动对射流的失稳起主导作用。在分析了表面张力、粘性、速度以及密度对射流稳定性的影响后,本文重点分析了轴向电场和界面上的初始自由电荷的影响,发现自由电荷密度Q0能极大的促进轴对称和第一类非轴对称扰动的增长,且当Q0足够大时,随着轴向电场强度的增加,射流将从轴对称破碎模式过渡到非轴对称破碎模式。最后,在实验参数下计算了n=0时射流的最不稳定扰动的波长,并与实验结果进行比较,发现两者吻合较好。3.基于CFF实验建立了用于三相复合射流稳定性分析的理论模型。该模型中同轴射流由半径为R1的圆柱射流和外径为R2(R2R1)的环形射流组成,射流周围是与射流同向流动的驱动流体。三相流体均为粘性流体,同时基于管流和误差函数建立了射流和驱动流体的基本速度型。通过时间不稳定性分析发现了四种不稳定模,并研究了重要无量纲参数对射流稳定性的影响规律,分析了射流内外界面间的耦合关系。结果表明：一般情况下,stretching模是最不稳定的;增加内外层界面的界面张力以及减小流体的粘性均有利于同轴射流的破碎;基本速度型对同轴射流时间稳定性的影响呈对称性;驱动流体粘性越低,速度越高,射流越容易从轴对称破碎模式转换为非轴对称破碎模式;外层界面会促进内层界面扰动的发展并对内层界面有轴向拉伸作用。4.采用同轴流动聚焦技术制备了以磷脂分子为外壳,溶有纳米银颗粒的十氟戊烷为核的可激发微泡(stimuli-responsive microbubbles,SRMs),并推导出SRMs粒径分布的尺度律。然后在自行搭建的实验平台上进行了SRMs的激光激发(optical droplet vaporization, ODV)实验,发现SRMs具有良好的定点、可控激发潜力。最后基于ODV的实验建立了激光激发SRM的理论模型,分析了重要参数对微泡激发的影响,一定条件下理论预测和实验结果吻合很好。
[Abstract]:In this paper , the influence of axial electric field and radial electric field on the stability of the jet is studied by means of physical shearing . The influence of axial electric field and radial electric field on the stability of jet is studied by using the method of welding spot . Based on the ODV experiment , the theoretical model of SRMs has been established and the influence of important parameters on the micro - bubble excitation is analyzed . The theoretical prediction and experimental results agree well under certain conditions .
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O363.2
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 蔡一平,李力,薛克兴;复合材料壳体的应力和稳定性分析[J];航空学报;1987年11期
2 黄新甫;;市场大系统的稳定性分析[J];湖南数学年刊;1989年Z1期
3 刘烈斌;;关于相关稳定性的探讨[J];浙江气象科技;1990年02期
4 孔令琳，化建新;四川某厂滑坡的稳定性分析及整治[J];军工勘察;1995年02期
5 陈湘波,刘建周;辉县宝泉抽水蓄能电站区域稳定性分析[J];河南地质;1999年04期
6 鲁丽;;宣城市陈山滑坡群稳定性分析[J];安徽地质;2009年03期
7 胡诚;;台阶坡稳定性分析与治理[J];企业技术开发;2010年05期
8 T·S·Hull,马宁;设桩土坡的稳定性分析[J];邯郸大学学报;1996年04期
9 梁顺安;程国锋;李洪波;郭冬;郭乾坤;向明余;;浮动缓冲短节的疲劳及稳定性分析[J];机械工程师;2014年03期
10 姚平;杨作恒;朱红雷;杨伟俊;刑恩达;;某水库坝前变形边坡勘察与稳定性分析[J];资源环境与工程;2009年03期
相关会议论文 前10条
1 刘志红;张建设;;岚皋祖师庙滑坡判定及稳定性分析[A];2010全国非金属矿产资源与勘察技术交流会论文专辑[C];2010年
2 赵书泉;梁凤英;佟光玉;张勇;;济南市某垃圾斜坡的稳定性分析及其意义讨论[A];地质与可持续发展——华东六省一市地学科技论坛文集[C];2003年
3 程国栋;;陕南粘性土边坡的稳定性分析与挡墙的稳定验算研究[A];第六届全国工程地质大会论文集[C];2000年
4 冯世进;陈云敏;柯瀚;唐晓武;;垃圾填埋场封顶系统地震稳定性分析[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集（下册）[C];2003年
5 张家铭;林峰;李宗长;刘俊;路为;;滑坡的稳定性分析与综合治理[A];第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集（上册）[C];2006年
6 姚海林;安骏勇;汪新平;;某建筑工地边坡的稳定性分析与防治[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年
7 刘世凯;苏爱军;唐小兵;刘红星;;长江中下游重点堤岸稳定性分析[A];第七届全国工程地质大会论文集[C];2004年
8 汪优;陈浩军;黄靓;;MATLAB在结构稳定性分析中的应用[A];钢结构工程研究（五）——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2004年学术交流会论文集[C];2004年
9 刘亚安;孙尚明;;边界元法分析地震波作用下自然边坡稳定性[A];滑坡监测技术讨论会论文汇编[C];1988年
10 陈阜超;韩月萍;杨国华;陈聚忠;;李七庄基岩点稳定性分析[A];中国测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年
相关博士学位论文 前5条
1 李广滨;复合流动聚焦的实验和理论研究[D];中国科学技术大学;2016年
2 谭志宏;岩溶区隐伏空洞对路桥工程稳定性影响的研究[D];东北大学;2008年
3 董帅;磁场作用下的平板流稳定性分析[D];东北大学;2012年
4 何书;下向进路侧帮稳定性及进路布置方式优化设计研究[D];西北大学;2009年
5 张雅轩;一维波网络的控制器设计与稳定性分析[D];天津大学;2010年
相关硕士学位论文 前10条
1 江冲;某铁矿尾矿库稳定性分析[D];中国地质大学(北京);2015年
2 赵欣欣;自旋极化电流作用下磁化强度的动力学研究[D];河北工业大学;2015年
3 杨锐;下承式钢管混凝土系杆拱桥稳定性分析[D];合肥工业大学;2015年
4 郭超;防渗尾矿库地震稳定性和位移分析[D];上海交通大学;2015年
5 阮彩添;深水水下分离器结构强度与稳定性分析[D];中国石油大学(华东);2014年
6 石明芳;大连市女骑警基地滑坡稳定性分析[D];辽宁师范大学;2015年
7 王春萌;黏性土力学性能试验及基坑支护稳定性分析[D];安徽理工大学;2016年
8 何本贵;高陡路堑边坡稳定性分析与可靠性评价[D];北京科技大学;2005年
9 莫进丰;开挖边坡变形稳定性分析与稳定性控制研究[D];中南大学;2010年
10 赵菲;绿纱矿岩质高边坡稳定性分析与评价[D];石家庄经济学院;2010年
，本文编号：1772475
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/1772475.html
