【摘 要】
:
微液滴通常是指粒径范围在11000μm的微型液滴,基于其体积小、比表面积大、化学稳定性高等优势,单分散性良好的微液滴可广泛应用于生物医疗、食品香料、化学工程、药物科学和护肤等行业。近年来,微流控技术的日益发展为单分散性微液滴的制备提供了便利的环境,但交叉型微通道、同轴流、聚焦流等常用的液滴制备方法均依赖于连续相的剪切力,所得液滴会受到各相流量波动的影响,从而造成液滴单分散性较差。相比之下,台阶乳化
论文部分内容阅读
微液滴通常是指粒径范围在1~1000μm的微型液滴,基于其体积小、比表面积大、化学稳定性高等优势,单分散性良好的微液滴可广泛应用于生物医疗、食品香料、化学工程、药物科学和护肤等行业。近年来,微流控技术的日益发展为单分散性微液滴的制备提供了便利的环境,但交叉型微通道、同轴流、聚焦流等常用的液滴制备方法均依赖于连续相的剪切力,所得液滴会受到各相流量波动的影响,从而造成液滴单分散性较差。相比之下,台阶乳化是在拉普拉斯压力差作用下的一种液滴自发断裂的微流控方法,这种断裂原理使得液滴尺寸受流量的影响减小,因此在高单分散性微液滴的制备方面有着极大的应用前景。本文设计并搭建了一种用于台阶乳化参数研究的实验台,结合数值模拟的研究方法,对基于台阶乳化的微液滴生成过程中的影响因素进行了综合分析与研究。主要内容如下:(1)自主设计了一种台阶芯片的制作加工方法,搭建液滴乳化实验台,完成基于台阶乳化的单分散性微液滴制备,探索乳化过程中的结构参数、流体物性和界面参数对于液滴制备的影响。对比分析了不同流速下,台阶的长度、高度和通道宽度对所得液滴尺寸和生成频率的影响;同时,研究了分散相粘度和界面张力在液滴断裂过程中发挥的作用,实验结果用于指导模拟参数的选取和设计。(2)建立了台阶乳化的计算模型,结合VOF界面追踪方法,复现了台阶乳化的液滴发生过程,通过实验与模拟结果的对比分析,验证了模型及计算方法的有效性。将模型应用于台阶结构尺寸的研究中,建立了台阶长度、高度和通道宽度与所得液滴尺寸间的定性关系,并通过压力云图和速度分析,解释了液滴尺寸变化的内在机理,建立了台阶截面比与液滴断裂模式之间的关系。(3)研究了流体的物性参数对液滴乳化的影响,引入毛细数Ca,通过仿真对界面张力和粘度进行单一变量的研究。模拟结果与前述实验现象进行对比分析,揭示了甘油的加入同时改变体系粘度和界面张力的现象,发现了流体组份的改变会同时对体系多个因素发挥作用。(4)开展了壁面接触角对于液滴乳化的影响研究,通过对接触角的模拟计算,发现了台阶润湿现象,且液滴直径随接触角的增大而减小。通过对模型中轴线处和断裂点处的压力变化曲线的分析,结合理论计算,揭示了接触角的变化对于台阶内拉普拉斯压力差的作用机理,明确了接触角的改变在台阶乳化中发挥的作用。本文较系统地研究了台阶乳化中设备结构尺寸、流体物性参数以及界面参数对于单分散性液滴的生成影响,分析了三种液滴断裂模式的转变规律,相关成果可为台阶乳化进一步的研究提供理论和实验基础,为液滴预测、定制尺寸液滴的制备提供数据支撑。
其他文献
目的探讨持续性区域动脉灌注(continuous regional arterial infusion,CRAI)联合四黄水密外敷腹部治疗重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP)的临床疗效。方法研究对象选取2011年12月至2018年12就诊于东莞康华医院的90例重症急性胰腺炎患者,随机分为三组,对照组一30例,对照组二30例,观察组30例,三组均采用共同的基础
交直流混合微电网解决了单一微电网交直流变换频繁,效率较低等弊端,具有适应性强,电源接入广泛,能源利用率高等特点,成为未来微电网发展的重要方向之一。在混合微电网中,联络换流器是交直流两个子网功率流通的枢纽,对其控制策略的研究有着重要的理论和现实意义。针对混合微电网无惯性,易受负荷和电源波动影响的问题,本文引入虚拟同步发电机技术(Virtual Synchronous Generator,VSG),研
随着人类社会和经济的快速发展,能源和环境问题成为快节奏发展的主要的制约和限制因素。为了保护自然环境和减少不可再生资源的使用,从国家可持续发展战略的角度出发,发展托克马克聚变能是节能减排的必经之路,托克马克装置由此诞生。从长远的角度来看,核能对自然环境的污染小,发展核电的经济性优于火电,有利于自然资源的合理分配和利用,本文以托克马克辉光放电清洗系统为研究基础,对其电极体结构进行设计和研究。本文是基于
随着人类海洋活动日益增多,海洋污损生物带来的负面影响越来越显著。一旦海洋设施投放使用,细菌污损生物膜即开始形成,最终形成宏观污损。对于海洋传感器光学窗口来说,即使是早期细菌生物膜导致的微观污损,也会降低光学窗口透光率,影响其正常使用。常用的防污涂层不但污染海洋环境,而且会对光学窗口形成遮挡,影响其测量精度。因此,针对海洋光学窗口材料的环境友好防污措施的研究非常必要。本论文以海洋传感器光学窗口材料—
造纸黑液是造成水污染的原因之一,处理造纸黑液需要花费大量人力、物力、财力。若不对造纸黑液进行回收利用,就会造成黑液中大量资源的流失,而且还会对环境造成严重污染,危及
土壤贫瘠是影响沙化土地植被生态恢复的重要因素。我国西北沙化土地种植优质豆科牧草紫花苜蓿(Medicago sativa L.),可有效提高土地利用效率,带动区域经济发展,改善当地水土
肠易激综合征(Irritable Bowel Syndrome,IBS)是一种临床上常见的肠道功能紊乱性疾病,以腹部不适、腹痛为主要表现,并伴有排便习惯和性状的改变。IBS的发病机制可能涉及到基
随着风云系列卫星的发展和卫星气象遥感理论、方法的成熟,星载遥感器在数值天气预报、气候监测预报、热带气旋监测等方面发挥着越来越不可替代的作用,它接收的辐射主要包括大气辐射、云辐射以及地表辐射。地表辐射主要受地表发射率的影响,地表发射率的重要性、复杂性和可变性,使得它的反演计算成为国内外研究的热点和难点。全文是以构建地表发射率算法模型来提高它的反演精度展开的。文章共分为七章,第一章总结了不同地表类型的
[目的]了解脊髓损伤患者的营养风险、营养状况、营养知识、态度、饮食行为等营养素质现状,探讨影响脊髓损伤患者营养风险及营养状况的影响因素,为制定改善脊髓损伤患者营养素
前端调速式风电机组作为一种新型风电机组,具有输出电能质量好、无功输出能力强等优点,是未来风电机组的发展趋势;为了提高电力系统运行可靠性,《风电场接入电网技术规定》中明确提出并网风电机组必须具备低电压穿越能力;因此,研究前端调速式风电机组的低电压穿越控制具有重要意义。论文在分析前端调速式风电机组结构及原理的基础上,建立了前端调速式风电机组的数学模型,进一步阐述了四种常见的电网故障和前端调速式风电机组