隨著微流控技術(shù)的迅速發(fā)展,微反應(yīng)器因比表面積大、安全性高、易放大等優(yōu)勢(shì)已被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物、信息等多個(gè)前沿領(lǐng)域。其中,微通道內(nèi)多相流動(dòng)行為對(duì)微反應(yīng)器性能有著十分顯著的影響。因此,本文通過可視化實(shí)驗(yàn)方法,并考慮實(shí)際應(yīng)用中常遇到流體的復(fù)雜物性,系統(tǒng)研究了微通道內(nèi)氣泡在冪律流體中的動(dòng)力學(xué)行為,主要包括氣泡的生成特性與破裂特性。實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果為微反應(yīng)器的設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)。首先,采用可視化實(shí)驗(yàn)研究了十字聚焦型微通道內(nèi)冪律流體中氣泡的生成特性。實(shí)驗(yàn)觀察到彈狀流和泡狀流兩種流型,對(duì)于泰勒氣泡的生成過程分為回縮等待,膨脹,擠壓以及快速斷裂四個(gè)階段。在泰勒氣泡生成的過程中,氣泡頭頂部的運(yùn)動(dòng)速度在擠壓和快速斷裂階段隨時(shí)間線性增加,氣泡頸部寬度在快速斷裂階段與剩余時(shí)間成線性關(guān)系。氣泡生成長(zhǎng)度與液塞長(zhǎng)度分別與冪律流體流量成冪函數(shù)關(guān)系和線性函數(shù)關(guān)系。其次,對(duì)氣泡在冪律流體中對(duì)稱T型微通道分岔口處的流型及對(duì)稱破裂過程中的氣泡動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)中觀察到氣泡的完全阻塞破裂、有間隙破裂、不對(duì)稱破裂以及不破裂四種流型。在氣泡發(fā)生對(duì)稱破裂時(shí),其破裂過程可分為擠壓階段和斷裂階段。氣泡的長(zhǎng)度在整個(gè)破裂過程中隨時(shí)間...

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
變量注釋表
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 非牛頓流體概述
    1.3 微通道內(nèi)氣泡(液滴)的動(dòng)力學(xué)行為
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    2.1 引言
    2.2 微通道芯片的制作
    2.3 冪律流體的制備與性質(zhì)
    2.4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及方法
    2.5 本章小結(jié)
3 十字聚焦型微通道內(nèi)冪律流體中氣泡的生成特性
    3.1 引言
    3.2 十字聚焦型微通道結(jié)構(gòu)
    3.3 氣泡的生成過程
    3.4 氣相壓力的變化規(guī)律
    3.5 氣泡特征參數(shù)的變化規(guī)律
    3.6 氣泡的生成尺寸
    3.7 本章小結(jié)
4 對(duì)稱T型微通道內(nèi)冪律流體中氣泡的破裂特性
    4.1 引言
    4.2 對(duì)稱T型微通道結(jié)構(gòu)
    4.3 冪律流體中氣泡在對(duì)稱T型微通道分岔口處的流型
    4.4 氣泡完全阻塞破裂規(guī)律
    4.5 氣泡有間隙破裂規(guī)律
    4.6 本章小結(jié)
5 非對(duì)稱T型微通道內(nèi)冪律流體中氣泡的破裂特性
    5.1 引言
    5.2 非對(duì)稱T型微通道結(jié)構(gòu)
    5.3 冪律流體中氣泡在非對(duì)稱T型分岔口處的流型
    5.4 非對(duì)稱T型微通道內(nèi)冪律流體中氣泡的分配規(guī)律
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號(hào)：3735990