Y型分岔微通道內(nèi)氣泡-液滴破裂行為的研究.pdf

1、Y型分岔微通道內(nèi)氣泡型分岔微通道內(nèi)氣泡液滴破裂行為的研究液滴破裂行為的研究BreakupofBubblessinMicrofluidicYjunctions學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工程研究生：叢振霞指導(dǎo)教師：馬友光研究員天津大學(xué)化工學(xué)院二零一四年五月摘要近年來(lái)，隨著微化工技術(shù)的快速發(fā)展，基于氣泡（液滴）的微流控過(guò)程受到了廣泛關(guān)注并逐漸成為研究熱點(diǎn)。本文采用高速攝像儀研究了Y型分岔口微通道內(nèi)氣泡（液滴）流動(dòng)與破裂動(dòng)力學(xué)以及分配規(guī)律。并考察了兩相流量

2、、流體物性及分岔角度對(duì)過(guò)程的影響。實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到了Y型分岔口處氣泡（液滴）存在無(wú)間隙破裂（B1），有間隙破裂（B2）和不破裂（NB）三種流型。研究了氣泡（液滴）不同流動(dòng)行為間的轉(zhuǎn)變規(guī)律，提出了氣泡破裂流型轉(zhuǎn)變的預(yù)測(cè)式。研究表明，氣泡（液滴）破裂與否取決于氣泡初始長(zhǎng)度和毛細(xì)數(shù)Ca；連續(xù)相黏度越大，分岔角度的不對(duì)稱程度越大，破裂所需Ca數(shù)越大。研究了不同氣泡（液滴）破裂類型下的動(dòng)力學(xué)行為。在無(wú)間隙破裂（B1）流型下，氣泡（液滴）頸部的動(dòng)態(tài)變化過(guò)

3、程分為兩個(gè)階段：擠壓階段和快速破裂階段。擠壓階段氣泡（液滴）的破裂只受上游流體積壓的控制，破裂時(shí)間隨連續(xù)相流量的增大而減?。辉诳焖倨屏央A段，破裂時(shí)間非常短暫，該階段不受連續(xù)相流量和黏度影響，只與氣泡（液滴）的頸部形狀有關(guān)。有間隙破裂（B2）流型下的破裂過(guò)程可分為擠壓階段、擠壓拉伸階段和快速破裂三個(gè)階段。擠壓階段和快速破裂階段與B1流型相似。擠壓拉伸階段除了上游積壓外，黏性剪切力和慣性力也發(fā)揮重要作用，該階段破裂時(shí)間隨連續(xù)相流量、黏度以及