不同流量下T型微通道结构对液滴生成特性的影响
2021-04-16文华曹昊
南昌大学学报(工科版) 2021年1期
文华,曹昊
(南昌大学机电工程学院,江西 南昌 330031)
微流控技术是20世纪末逐渐产生以及发展的一门学科,它是指在微米级别的设备中对纳升至皮升级别(10-9~10-12L)体积的流体进行操控的科技[1]。随着微流控技术的快速发展,一种利用微加工技术制造的新型反应器——微反应器应运而生。T型节是微反应器中最常见的几何结构之一,T型节的基本功能之一就是产生微气泡或液滴[2]。在微混合、新材料的合成、DNA分析中,微液滴的大小和均一性是决定其功能是否可以实现的关键因素[3]。
目前学者针对T型微通道的研究分为正交型T型微通道与对称型T型微通道两种[4-6]。众多学者通过理论分析、实验观察和数值模拟等方法对各种微通道中气泡和液滴的形成进行了大量研究。研究者针对微通道特征尺度、流体物性如黏度、界面张力、毛细数等参数[7-9]对液滴生成机制的影响进行了广泛的研究。Ma等[10]研究了对称T型结扩展收敛过程中微液滴的聚结过程,观察到5种类型的液滴聚结状态,并发现扩张收敛的存在减缓了液滴的运动速度。Kim等[11]提出一种重复几何T型节破裂微流控过滤装置,成功制备了粒径分布窄、系数为6.2%的壳聚糖微球。Han等[12]发现在相同的物理条件下,两相夹角为60°时,形成液滴的有效直径最小,生成频率最快;当高宽比为1.0时,连续相对分散相的剪切力达到最大,液滴直径最小,频率最快。Sun等[13]用力分析的形式描述了气泡的生长过程,给出了气泡分离距离的定义。……
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