臺(tái)階式微通道乳化裝置因易于高通量生產(chǎn)均一性的氣泡及液滴而受到關(guān)注.本文利用高速攝像儀研究了臺(tái)階式并行微通道裝置空腔內(nèi)的氣泡群復(fù)雜行為及其對(duì)氣泡生成的反饋效應(yīng).實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的操作變量為氣液相進(jìn)出口位置、氣相流速和液相流速.在實(shí)驗(yàn)操作范圍內(nèi),共發(fā)現(xiàn)了氣泡的單管生成模式和多管生成模式.研究了空腔內(nèi)氣泡群復(fù)雜行為隨操作條件的變化趨勢(shì).發(fā)現(xiàn)在受限空間內(nèi),氣泡在水平面內(nèi)發(fā)生擠壓堵塞能夠自組裝成具有特定幾何特點(diǎn)的二維晶格,分別為有序的行三角晶格、有序的豎三角晶格和無(wú)序的三角晶格.晶格結(jié)構(gòu)與氣相壓力密切相關(guān);同時(shí),氣泡界面能量隨著氣相壓力的增大而增大.運(yùn)用介尺度、能量和活化等概念分析了氣泡群復(fù)雜行為對(duì)氣泡生成方式的影響,充分闡釋了受限空間內(nèi)氣泡群的介尺度效應(yīng).以變異系數(shù)CV來(lái)表示氣泡的均勻性特征,考察了氣泡晶格自組裝行為的控制因素.結(jié)果表明:氣泡的自組裝路徑由氣泡尺寸及其分布決定,有序的三角晶格變異系數(shù)小于5%,無(wú)序的三角晶格變異系數(shù)大于5%. 

【文章來(lái)源】：力學(xué)學(xué)報(bào). 2020,52(02)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：11 頁(yè)

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)流程圖

本實(shí)驗(yàn)采用的微通道由兩塊大小相同的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)平板組成,其中下板使用精密銑床加工出通道及臺(tái)階結(jié)構(gòu),上下板使用螺釘進(jìn)行固定.圖2為裝置結(jié)構(gòu)示意圖,分為氣相緩沖腔、微通道、臺(tái)階結(jié)構(gòu)、氣泡收集腔、氣液進(jìn)出口共5個(gè)部分.氣相緩沖區(qū)設(shè)置斜邊的目的是優(yōu)化氣相分配,當(dāng)氣相入口為尖端口時(shí),可以有效防止氣相緩沖區(qū)內(nèi)出現(xiàn)死區(qū).其中微通道寬0.6 mm,深0.4 mm,間隔3.0 mm,共10條通道;臺(tái)階寬1.2 mm,深2.0 mm;氣體緩沖區(qū)深度為1 mm;氣泡收集區(qū)深度為2 mm;氣液進(jìn)口均為1.2 mm.微通道裝置組裝完成后的實(shí)物為圖2(d).根據(jù)氣相進(jìn)樣位置以及氣液相相對(duì)方向,本裝置共有4種進(jìn)樣方式,如圖3所示.對(duì)于每種進(jìn)樣方式,需要保留一個(gè)氣相入口并使用止水夾夾住另一個(gè)氣相入口,以防漏氣.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未出現(xiàn)漏液等現(xiàn)象.本文對(duì)4種進(jìn)樣方式分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù),通過(guò)比較進(jìn)行分析.

根據(jù)氣相進(jìn)樣位置以及氣液相相對(duì)方向,本裝置共有4種進(jìn)樣方式,如圖3所示.對(duì)于每種進(jìn)樣方式,需要保留一個(gè)氣相入口并使用止水夾夾住另一個(gè)氣相入口,以防漏氣.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未出現(xiàn)漏液等現(xiàn)象.本文對(duì)4種進(jìn)樣方式分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù),通過(guò)比較進(jìn)行分析.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3364790