基于液滴的微流體技術(shù)在制備多功能復(fù)乳液,實(shí)現(xiàn)微芯片實(shí)驗(yàn)室功能等方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用。在微流體設(shè)備中(一般是微通道)制備、輸送以及釋放復(fù)乳液液滴時(shí),處在外界連續(xù)相中的液滴往往會(huì)受到流場(chǎng)作用和通道的幾何約束,會(huì)出現(xiàn)各類(lèi)動(dòng)態(tài)特性,其流變行為包括偏移、變形、破裂以及聚合。通過(guò)對(duì)微通道內(nèi)液滴流變行為的分析能夠有效地認(rèn)識(shí)到如何在實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)液滴的定向控制。本文利用模擬數(shù)值方法分別研究了十字形微通道中非對(duì)稱(chēng)復(fù)乳液液滴在穩(wěn)定延展流作用下的流變行為以及內(nèi)部流場(chǎng)的變化;無(wú)限域以及微通道中復(fù)乳液液滴在內(nèi)部勻速自旋剪切流場(chǎng)下的流變行為。該數(shù)值模擬方法是基于二維波譜邊界積分算法。數(shù)值公式都被編譯成了CVF語(yǔ)言。外部流場(chǎng)對(duì)復(fù)乳液流變行為的影響主要聚焦于偏心復(fù)乳液在二維穩(wěn)定延展流下偏移方向的反轉(zhuǎn)。同時(shí)探究不同毛細(xì)管數(shù)以及非對(duì)稱(chēng)系數(shù)對(duì)其偏移方向的影響,這兩個(gè)參數(shù)的變化會(huì)導(dǎo)致復(fù)乳液邊界兩端的壓力差以及延展流對(duì)液滴邊界作用力的不同。在兩端壓力差和外部作用力的綜合作用下,復(fù)乳液內(nèi)部產(chǎn)生定向環(huán)流流場(chǎng),并帶動(dòng)偏心復(fù)乳液偏移出停滯點(diǎn)。之前的大部分研究中主要是外部流場(chǎng)對(duì)液滴形變和偏移的影響或者是利用電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)流對(duì)液滴流變的影響。本文對(duì)比了在無(wú)限域和微通道情況下,復(fù)乳液液滴在內(nèi)部自旋剪切流場(chǎng)下流變行為的差異,發(fā)現(xiàn)了液滴兩種不同的破裂方式,探究了黏度比、毛細(xì)管數(shù)以及微通道兩側(cè)壁面對(duì)復(fù)乳液形變的影響。同時(shí)探究了內(nèi)部子液滴在流場(chǎng)影響下與外部邊界融合或是拉伸變形兩種情況;基于Fluent軟件采用動(dòng)網(wǎng)格方法對(duì)固體顆粒進(jìn)行描述,觀(guān)察其在液滴內(nèi)部作直線(xiàn)剪切運(yùn)動(dòng)所形成的內(nèi)部流場(chǎng)對(duì)液滴流變行為的影響。發(fā)現(xiàn)液滴后端邊界在黏性力的作用下會(huì)凹陷下去,而且黏度比越大,所受的黏性力也就越大。液滴的形變除了內(nèi)部流場(chǎng)對(duì)其有拉伸作用之外,黏性力對(duì)其也有極大的影響。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：O648.23
【部分圖文】：

1-1 主動(dòng)式與被動(dòng)式生成液滴的微流體設(shè)備：(a) 主動(dòng)式在微通道壁面鋪加電極被動(dòng)式 T 型通道微流體設(shè)備示意圖ig1-1Active and passive microfluidic device to generate droplet; (a) Schematicsactive microfluidic devices; (b)Passive T-junction microfluidic device.

圖 1-2 流體聚焦微流體設(shè)備制備簡(jiǎn)單乳液Fig1-2 Schematics of diverse flow-focusing microfluidic devices

圖 1-3 共軛流毛細(xì)管微流體設(shè)備制備簡(jiǎn)單液滴Fig1-3 Schematics of co-flow capillary device聚焦裝置和共軛毛細(xì)管裝置大部分使用的都是玻璃毛細(xì)管。我們所液的微通道材質(zhì)一般有兩種，一種是上述的玻璃毛細(xì)管，還有一種

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本文編號(hào)：2834997