【摘 要】
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在微液滴的许多应用中,产品的单分散性通常是最基本的要求,生产过程需要避免出现卫星液滴。本文对卫星液滴的不同生成过程和机理进行了系统的研究。对直通道内液滴的形变以及拖尾卫星液滴的生成过程进行了研究。观察到主通道内会出现三种不同类型的液滴:凸圆弧后盖液滴、带尖端液滴及有卫星液滴的液滴。发现随着液滴表观速度的增大,分散相与连续相流量之比的升高,连续相黏度的增大,液滴后盖更容易发生形变,所受剪切力也随之升
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在微液滴的许多应用中,产品的单分散性通常是最基本的要求,生产过程需要避免出现卫星液滴。本文对卫星液滴的不同生成过程和机理进行了系统的研究。对直通道内液滴的形变以及拖尾卫星液滴的生成过程进行了研究。观察到主通道内会出现三种不同类型的液滴:凸圆弧后盖液滴、带尖端液滴及有卫星液滴的液滴。发现随着液滴表观速度的增大,分散相与连续相流量之比的升高,连续相黏度的增大,液滴后盖更容易发生形变,所受剪切力也随之升高,更容易出现尾部卫星液滴。采用无量纲参数,提出了临界条件的预测式,模拟预测结果与实验吻合良好。研究了T型分岔口处液滴颈部演化过程以及卫星液滴的生成动力学。发现了三种不同的卫星液滴生成流型:单卫星液滴、无卫星液滴以及多级卫星液滴。颈部收缩可分为挤压、过渡、夹断以及细丝收缩阶段。在挤压和过渡阶段,连续相毛细管数的增加增大了颈缩速率。分散相与连续相黏度比的升高使得各个阶段的颈部收缩速率减慢。在细丝破裂阶段,随连续相流量增大细丝两端受力差距加大,出现了不同的卫星液滴生成流型。利用微粒子图像测速仪(μ-PIV)观察到了不同流型下连续相流场的转变,证实了细丝两端受力的差异。对十字聚焦结构处液滴颈部演化过程以及卫星液滴的生成动力学进行了研究。与T型口类似,实验观察到了三种不同的卫星液滴生成流型:单卫星液滴、无卫星液滴以及多级卫星液滴。颈部收缩可分为挤压、夹断与细丝收缩阶段。挤压阶段颈缩速度随毛细管数的增大而增大,快速夹断阶段颈缩速度随分散相黏度增加而减小。在细丝破裂阶段,细丝两端受力情况随连续相毛细管数改变,导致了发生流型转变。采用μ-PIV观察到了细丝后端存在明显的滞流区。
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