基于液滴的微流體技術在制備多功能復乳液,實現(xiàn)微芯片實驗室功能等方面有著獨特的優(yōu)勢和廣泛的應用。在微流體設備中(一般是微通道)制備、輸送以及釋放復乳液液滴時,處在外界連續(xù)相中的液滴往往會受到流場作用和通道的幾何約束,會出現(xiàn)各類動態(tài)特性,其流變行為包括偏移、變形、破裂以及聚合。通過對微通道內(nèi)液滴流變行為的分析能夠有效地認識到如何在實驗過程對液滴的定向控制。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稱復乳液液滴在穩(wěn)定延展流作用下的流變行為以及內(nèi)部流場的變化;無限域以及微通道中復乳液液滴在內(nèi)部勻速自旋剪切流場下的流變行為。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語言。外部流場對復乳液流變行為的影響主要聚焦于偏心復乳液在二維穩(wěn)定延展流下偏移方向的反轉。同時探究不同毛細管數(shù)以及非對稱系數(shù)對其偏移方向的影響,這兩個參數(shù)的變化會導致復乳液邊界兩端的壓力差以及延展流對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,復乳液內(nèi)部產(chǎn)生定向環(huán)流流場,并帶動偏心復乳液偏移出停滯點。之前的大部分研究中主要是外部流場對液滴形變和偏移的影響或者是利用電場驅動流對液滴流變的影響。本文對比了在無限域和微通道情況下,復乳液液滴在內(nèi)部自旋剪切流場下流變行為的差異,發(fā)現(xiàn)了液滴兩種不同的破裂方式,探究了黏度比、毛細管數(shù)以及微通道兩側壁面對復乳液形變的影響。同時探究了內(nèi)部子液滴在流場影響下與外部邊界融合或是拉伸變形兩種情況;基于Fluent軟件采用動網(wǎng)格方法對固體顆粒進行描述,觀察其在液滴內(nèi)部作直線剪切運動所形成的內(nèi)部流場對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)部流場對其有拉伸作用之外,黏性力對其也有極大的影響。
【學位單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O648.23
【部分圖文】：

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

圖 1-2 流體聚焦微流體設備制備簡單乳液Fig1-2 Schematics of diverse flow-focusing microfluidic devices

圖 1-3 共軛流毛細管微流體設備制備簡單液滴Fig1-3 Schematics of co-flow capillary device聚焦裝置和共軛毛細管裝置大部分使用的都是玻璃毛細管。我們所液的微通道材質一般有兩種，一種是上述的玻璃毛細管，還有一種

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本文編號：2834997