采用開源CFD軟件OpenFOAM中的interFoam求解器對流動聚焦微通道內(nèi)微液滴的形成過程進行了數(shù)值模擬。通過與文獻中的實驗數(shù)據(jù)進行對比,驗證了VOF模型和冪律非牛頓流體模型的準確性。并以此為基礎(chǔ)模擬了冪律剪切致稀流體中牛頓微液滴的形成過程,研究了冪律流體的冪律指數(shù)n和稠度系數(shù)K對微液滴生成的影響。研究表明,在滴狀和擠壓狀流型中,離散線頸部寬度與周期內(nèi)剩余時間呈冪律關(guān)系;離散線長度在坍塌階段呈現(xiàn)線性緩慢增長,在夾斷階段呈現(xiàn)近似指數(shù)迅速增長的趨勢。隨著n和K的增大,液滴的尺寸逐漸減小,而生成頻率則逐漸增大,且n的變化比K的變化對其產(chǎn)生的影響更明顯。 

【文章來源】：化工學(xué)報. 2020年04期 北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

流動聚焦型微通道幾何模型

離散相流體以恒定流率Qd從通道左側(cè)流入，冪律剪切致稀流體作為連續(xù)相以Qc/2的流率從通道的兩側(cè)流入。模擬選取的流體屬性如表2所示，對于所有參數(shù)的冪律剪切致稀流體，流體黏度均隨著剪切率的增大而減小。且在低剪切率下，黏度變化較大；在高剪切率下，黏度基本不發(fā)生改變。壁面采用無滑移邊界條件，壁面處壓力梯度為0，出口為大氣壓。3 結(jié)果與討論

液滴形成過程中兩相不混溶線總長度Lt和頸部寬度Wm隨時間的變化如圖4所示，在液滴生成過程的初始階段Lt增長緩慢，隨著時間的推移增長速度逐漸加快�？傞L度Lt的偏差主要受壁面潤濕特性的影響，由于文獻未給出壁面接觸角，本文假設(shè)壁面被連續(xù)相完全潤濕，造成破裂過程中總長度略小于實驗測量值，壁面潤濕特性對頸部寬度基本不會產(chǎn)生影響，因此模擬獲得的頸部寬度數(shù)據(jù)與實驗吻合較好。3.1.2 冪律流體模型驗證

【參考文獻】：
期刊論文
[1]液滴微流控技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進展[J]. 閆嘉航,趙磊,申少斐,馬超,王進義.  分析化學(xué). 2016(04)
[2]十字聚焦型微通道內(nèi)彈狀液滴在黏彈性流體中的生成與尺寸預(yù)測[J]. 張沁丹,付濤濤,朱春英,馬友光.  化工學(xué)報. 2016(02)



本文編號：2940965