發(fā)布時(shí)間：2017-09-04 13:15

  本文關(guān)鍵詞：微通道內(nèi)液滴成型與分裂的模擬研究

  更多相關(guān)文章： 微流控 液滴成型 黏度 數(shù)值模擬

【摘要】：隨著微流控芯片研究的不斷發(fā)展,其研究領(lǐng)域已不僅僅局限在分析化學(xué),已拓展到生物、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、材料學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域,微流控學(xué)也已成為一門新興的前沿學(xué)科。微液滴的形成與操控是實(shí)現(xiàn)微流控芯片功能的基礎(chǔ),目前相關(guān)研究有待深入。本文研究了微通道內(nèi)液滴生成和分裂過程以及相關(guān)因素對(duì)生成液滴大小的影響,闡述了表面張力和黏性力對(duì)液滴生成和分裂過程中的影響,對(duì)實(shí)現(xiàn)液滴的精確控制及應(yīng)用具有重要意義。首先,文章綜述了液滴形成的研究現(xiàn)狀,闡述了微通道兩相流相關(guān)理論,分析了多相流中相關(guān)無量綱參數(shù)、壁面潤濕特性及接觸角對(duì)液滴形成的影響,指出了目前研究的存在的問題與發(fā)展趨勢(shì);其次,以COMSOL數(shù)值模擬軟件為平臺(tái),采用Level set界面追蹤方式建立尺寸為1 000?m?100?m?50?m l?)(h?w的T型通道,研究T型微通道內(nèi)液滴的生成過程,同時(shí)改變連續(xù)相的流量和黏度觀察其對(duì)液滴生成過程的影響,找出這些因素影響液滴生成的一般規(guī)律,將獲得的結(jié)果與Graff等的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證模擬過程的正確性;再次,建立十字交叉型微通道三維模型模擬液滴的生成,結(jié)合目前的研究成果,通過對(duì)無量綱準(zhǔn)則數(shù)的計(jì)算找出影響液滴生成的主要因素,探究連續(xù)相流量和黏度對(duì)液滴生成的作用,對(duì)比與T型微通道液滴生成的區(qū)別。最后將接觸角從135°變?yōu)?0°,研究液滴生成機(jī)制的變化。最后,在已有的研究基礎(chǔ)上,研究液滴在Y型分叉通道中的無間隙分裂過程,觀察液滴分裂過程中相界面的變化情況,分析相界面變化過程中的受力情況,分析液滴分裂原因,同時(shí)研究了所生成的液滴滿足無間隙分裂時(shí)Y型分叉角度對(duì)分裂過程的影響,通過模擬數(shù)據(jù),分析分叉角度不同時(shí)分叉處的受力大小。
【關(guān)鍵詞】：微流控 液滴成型 黏度 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 引言8-21
• 1.1 微流控系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用8
• 1.2 微流控設(shè)備微液滴研究現(xiàn)狀及意義8-11
• 1.2.1 微液滴的形成機(jī)制研究9-10
• 1.2.2 微液滴的制備方法及研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 微通道內(nèi)流體流動(dòng)基本理論11-17
• 1.3.1 微流體流動(dòng)的特點(diǎn)11-12
• 1.3.2 微流體流動(dòng)的控制方程12
• 1.3.3 流體運(yùn)動(dòng)的描述方法12-14
• 1.3.4 微流控系統(tǒng)中兩相流理論14-16
• 1.3.4.1 液滴動(dòng)力學(xué)中的無量綱參數(shù)14-15
• 1.3.4.2 壁面潤濕特性及接觸角15-16
• 1.3.5 微通道內(nèi)液液(氣液)兩相流型16-17
• 1.4 存在的問題與發(fā)展趨勢(shì)17-18
• 1.5 數(shù)值模擬在微流體技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用及COMSOL Multiphysics軟件介紹18-19
• 1.6 本論文的內(nèi)容19-21
• 第二章 T型微通道內(nèi)液滴生成的數(shù)值模擬21-32
• 2.1 概述21
• 2.2 T型微通道內(nèi)液滴生成的數(shù)值計(jì)算方法21-24
• 2.2.1 模型建立21-22
• 2.2.2 求解參數(shù)控制22-24
• 2.3 模擬結(jié)果與分析24-30
• 2.3.1 液滴形成過程分析24-28
• 2.3.2 連續(xù)相流量對(duì)液滴生成的影響28-29
• 2.3.3 連續(xù)相黏度對(duì)液滴的影響29-30
• 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證30-31
• 2.5 本章結(jié)論31-32
• 第三章 十字型微通道內(nèi)液滴生成的數(shù)值模擬32-46
• 3.1 十字型微通道內(nèi)液滴生成的數(shù)值計(jì)算方法32-37
• 3.1.1 模型建立32-33
• 3.1.2 十字型微通道內(nèi)單個(gè)液滴生成過程仿真結(jié)果分析33-37
• 3.2 十字型通道與T型通道液滴生成過程對(duì)比37-38
• 3.3 連續(xù)相流量對(duì)液滴生成的影響38-41
• 3.4 連續(xù)相黏度對(duì)液滴生成過程的影響41-43
• 3.5 壁面潤濕性對(duì)液滴生成的影響43-44
• 3.6 結(jié)論44-46
• 第四章 Y型分叉微通道液滴分裂46-58
• 4.1 概述46
• 4.2 Y型分叉微通道液滴分裂的數(shù)值計(jì)算方法46-54
• 4.2.1 模型建立46-47
• 4.2.2 Y型分叉微通道內(nèi)液滴無間隙破裂過程仿真47-54
• 4.3 Y型分叉角度對(duì)液滴分裂的影響54-57
• 4.4 結(jié)論57-58
• 第五章 結(jié)論與展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 攻讀碩士期間研究成果64-65
• 致謝65

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 羅國平,鄒新杰;微通道冷卻器的設(shè)計(jì)[J];兵工自動(dòng)化;2004年03期

2 康春霞,黃新波;微通道的流動(dòng)阻力分析[J];微納電子技術(shù);2004年07期

3 王浩;吳慧英;鄭平;;芯片微通道沸騰相變過程中流動(dòng)交變現(xiàn)象探析[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2006年S2期

4 陳永平;肖春梅;施明恒;吳嘉峰;;微通道冷凝研究的進(jìn)展與展望[J];化工學(xué)報(bào);2007年09期

5 劉敏珊;王國營;董其伍;;微通道內(nèi)液體流動(dòng)和傳熱研究進(jìn)展[J];熱科學(xué)與技術(shù);2007年04期

6 甘云華;楊澤亮;;軸向?qū)釋?duì)微通道內(nèi)傳熱特性的影響[J];化工學(xué)報(bào);2008年10期

7 云和明;陳寶明;程林;;粗糙平板微通道流動(dòng)和傳熱的數(shù)值模擬[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2009年11期

8 金文;張鴻雁;何文博;;齒形微通道內(nèi)流流場數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究[J];排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào);2011年03期

9 苗輝;黃勇;陳海剛;;隨機(jī)粗糙微通道中的流動(dòng)和傳熱特性[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2011年06期

10 楊凱鈞;左春檉;丁發(fā)喜;王克軍;呂海武;曹倩倩;王吉順;;微通道散熱器長直微通道的新加工工藝研究[J];吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào);2011年09期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 史東山;李錦輝;劉趙淼;;關(guān)于微通道相關(guān)問題研究方法現(xiàn)狀分析[A];北京力學(xué)會(huì)第18屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

2 逄燕;劉趙淼;;溫黏關(guān)系對(duì)微通道內(nèi)液體流動(dòng)和傳熱性能的影響[A];北京力學(xué)會(huì)第18屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

3 范國軍;逄燕;劉趙淼;;微通道中液體流動(dòng)和傳熱特性的影響因素概述[A];北京力學(xué)會(huì)第18屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

4 劉麗昆;逄燕;劉趙淼;;幾何參數(shù)對(duì)微通道液體流動(dòng)和傳熱性能影響的研究[A];北京力學(xué)會(huì)第18屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

5 劉麗昆;劉趙淼;申峰;;幾何參數(shù)對(duì)微通道黏性耗散影響的研究[A];北京力學(xué)會(huì)第19屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

6 肖鵬;申峰;劉趙淼;;微通道中矩形微凹槽內(nèi)流場的數(shù)值模擬[A];北京力學(xué)會(huì)第19屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

7 肖鵬;申峰;劉趙淼;李易;;凹槽微通道流場的三維數(shù)值模擬[A];北京力學(xué)會(huì)第20屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2014年

8 周繼軍;劉睿;張政;廖文裕;佘漢佃;;微通道傳熱中的兩相間歇流[A];上海市制冷學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

9 夏國棟;柴磊;周明正;楊瑞波;;周期性變截面微通道內(nèi)液體流動(dòng)與傳熱的數(shù)值模擬研究[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

10 婁文忠;Herbert Reichel;;硅微通道致冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真研究[A];科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展——中國科協(xié)第五屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 本報(bào)記者 陳杰;空調(diào)將進(jìn)入微通道時(shí)代[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

2 張亮;美海軍成功為未來武器研制微型散熱器[N];科技日?qǐng)?bào);2005年

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1 任滔;微通道換熱器傳熱和制冷劑分配特性的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D];上海交通大學(xué);2014年

2 翟玉玲;復(fù)雜結(jié)構(gòu)微通道熱沉流動(dòng)可視化及傳熱過程熱力學(xué)分析[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

3 楊珊珊;粗糙微通道流體流動(dòng)特性的分形分析[D];華中科技大學(xué);2015年

4 伍根生;基于納米結(jié)構(gòu)的氣液相變傳熱強(qiáng)化研究[D];東南大學(xué);2015年

5 盧玉濤;微通道內(nèi)氣—液兩相分散與傳質(zhì)的研究[D];天津大學(xué);2014年

6 逄燕;彈性壁面微通道內(nèi)液滴/氣泡的生成特性研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2016年

7 余錫孟;微通道反應(yīng)器中若干有機(jī)物液相氧化反應(yīng)研究及相關(guān)數(shù)據(jù)測定[D];浙江大學(xué);2016年

8 徐博;微通道換熱器在家用分體空調(diào)應(yīng)用的關(guān)鍵問題研究[D];上海交通大學(xué);2014年

9 趙亮;電動(dòng)效應(yīng)作用下微通道內(nèi)液體流動(dòng)特性[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

10 李志華;微通道流場混合與分離特性的研究[D];浙江大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 程天琦;新型分合式微通道混合性能的研究[D];西北大學(xué);2015年

2 何穎;三角形截面微通道中流體的流動(dòng)和換熱特性的理論研究和結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];昆明理工大學(xué);2015年

3 劉雅鵬;垂直磁場作用下平行板微通道內(nèi)Maxwell流體的周期電滲流[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2015年

4 吳媛媛;制冷壓縮冷凝機(jī)組中微通道換熱器的研究[D];南京理工大學(xué);2015年

5 馬曉雯;硅基底表面特性對(duì)微通道界面滑移的影響[D];大連海事大學(xué);2015年

6 張志強(qiáng);微通道蒸發(fā)器表面結(jié)露工況下性能研究[D];天津商業(yè)大學(xué);2015年

7 毛航;二氧化碳微通道氣冷器優(yōu)化設(shè)計(jì)及分子動(dòng)力學(xué)模擬[D];鄭州大學(xué);2015年

8 崔振東;微通道內(nèi)空化流動(dòng)傳熱的Lattice Boltzmann模擬[D];中國科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所);2015年

9 邱德來;疏水性對(duì)微通道流動(dòng)與換熱的影響[D];南京師范大學(xué);2015年

10 張蒙蒙;二氧化碳微通道平行流氣冷器流量分配特性研究[D];鄭州大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：791742