毫米量級聚二乙烯基苯（poly（divinyl benzene）,PDVB）泡沫空心球被慣性聚變能（Inertial Fusion Energy,IFE）實驗作為理想的冷凍靶燃料容器。然而,與微米級相比,其更大特征尺寸加劇了其成型過程中微流控（microfluidic）乳化和原位固化環(huán)節(jié)的流體力學(xué)和熱力學(xué)不穩(wěn)定性問題。長期以來,尺寸單分散性、球形度和同心度良好的毫米量級低密度PDVB泡沫空心球成型成為制靶技術(shù)難點。因此,本文通過實驗和計算流體動力學(xué)（Computational fluid dynamics,CFD）模擬,系統(tǒng)研究了其微流控法成型與控制的方法、原理和技術(shù)參數(shù)。主要內(nèi)容與結(jié)論如下:第一,利用變換通道幾何結(jié)構(gòu),發(fā)展了新型同軸雙Y型聚焦（flow-focusing）-協(xié)流（co-flowing）復(fù)合微流控芯片技術(shù)。CFD模擬與實驗相結(jié)合研究了毫米量級雙重乳液成型行為及其流場特性。隨著毛細數(shù)（Ca）降低,其成型模式由噴射（jetting）轉(zhuǎn)變?yōu)榈巫ⅲ╠ripping）再到擠壓（squeezing）模式。其中,Ca為0.018～0.09之間時,呈更加規(guī)范可控的滴注模式。各相間對稱非... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１慣性約束聚變中心點火過程示意圖１２９１??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｃｅｎｔｒａｌ?ｉｇｎｉｔｉｏｎ?ｉｍｐｌｏｓｉｏｎ??

?點火?燃燒??圖１．１慣性約束聚變中心點火過程示意圖１２９１??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｃｅｎｔｒａｌ?ｉｇｎｉｔｉｏｎ?ｉｍｐｌｏｓｉｏｎ??年，依據(jù)激光核聚變原理制造的、被稱為“人造太陽”的美國國家點火裝置（Ｎａｔｉｏｎａｌ??ｉｇｎｉｔｉｏｎ?Ｆａｃｉｌｉｔｙ，?ＮＩＦ）才終于讓科學(xué)家們看到了希望，聚變反應(yīng)釋放出的能量首次超過??了氫燃料球丸吸收的能量［３１］。??－１－??

有利于實現(xiàn)能量增益ＩＦＥ實驗將數(shù)毫米粒徑且尺寸單分散的ＰＤＶＢ?（ｐｏｌｙ??（ｄｉｖｉｎｙｌ?ｂｅｎｚｅｎｅ），ＰＤＶＢ）空心球（壁厚５０？３００?（Ｊｍ）作為理想的冷凍靶燃料容器（如??圖１．２）。靶丸研究人員認為，低密度（低于１００?ｍｇ／ｃｎｒ１）、高球形度０９９％）和高同??心度（＞９５％）的ＰＤＶＢ泡沫球殼（孔徑１？４?ｐｉｎ，孔隙率高于９０％）可吸附（對液體ＤＴ??有良好的浸潤性能）并促進液體ＤＴ燃料均勻分布，利于冷凍燃料層形成較細的晶粒，??有利于提高聚變產(chǎn)率和能量增益效率［ｌ２３ｌ，３５’４Ｍ７ｊ。??１．１．３大直徑靶球成型技術(shù)??隨著驅(qū)動器輸出能量的增大，對泡沫球殼尺寸的要求也不斷提高。一般地，將直徑??毫米及以上量級稱為“大直徑”［３Ｗ４］，主要是相對于小于毫米量級（ｍｉｌｌｉ－ｓｃａｌｅ）的微／納??米（ｍｉｃｒｏ／ｍｍｏ－ｓｃａｌｅ）直徑微球而言。目前，毫米量級至厘米量級“大直徑”靶用聚合物??空心球常用同心（居中）雙重乳液（ｄｏｕｂｌｅ?ｅｍｕｌｓｉｏｎ）?（Ｗ１／０／Ｗ２）微封裝１４８＿４９１原位固??化技術(shù)來制備｜４（）夂５（＾?（如圖１．３）。??：｜傳統(tǒng)乳液法Ｊ?ｔｏｐ－ｄｏｗｎ??Ｓｆｅ）各馨?ｉｉｆ?？??Ｉ微流控芯片Ｉ?？１??＾?＂ＩＩ??◎二◎令（§）＆（§）??ｉ????—????????Ｉ??圖１．３乳液法制備大直徑聚合物泡沫空心球一般流程??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ?ｆｏａｍ?ｓｈｅｌｌ?ｆｏｒｍｅｄ?ｂｙ?ＶＶ１／０／Ｗ２?ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ??傳統(tǒng)乳液微封裝法（ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）

【參考文獻】：
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博士論文
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[5]聚焦流微通道內(nèi)液液兩相流及液滴夾斷的研究[D]. 徐丹.天津大學(xué) 2013
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本文編號：3411446