Y-型微通道内液滴生成及破裂动力学与调控

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mbx1998
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
微流控技术是在微米或亚毫米受限空间内进行的生产过程。本文利用高速摄像仪对不同Y聚焦型微通道内磁流体液滴的生成动力学以及Y型微通道内液滴的破裂动力学进行了研究,采用微粒子图像测速仪(μ-PIV)测定了液滴破裂过程的流场分布。
  研究了Y聚焦型微通道内磁流体液滴的生成过程以及生成动力学。液滴的生成过程可划分为膨胀、延伸、挤压和夹断阶段。挤压和夹断阶段最小颈部宽度与时间存在幂律关系。挤压阶段的幂律指数α不受磁感应强度、通道角度和连续相流量的影响。夹断阶段幂律指数β不随连续相流量和分岔口角度变化而改变,但随磁感应强度的增大而增大。液滴生成过程中,分散相长度随时间经历先减小后增大的过程,其头部移动速度随连续相流量、随磁感应强度以及通道角度的增大而增大。此外,提出了生成液滴尺寸的预测关联式。
  研究了Y型微通道内液滴的破裂过程以及破裂动力学。液滴的破裂过程可分为挤压、转变和快速夹断阶段。在挤压阶段,幂率指数α随着两相黏度比的增大而减小。连续相毛细管数和母液滴长度对α的影响几乎可以忽略。在转变阶段,斜率k随着两相黏度比、毛细管数、无量纲母液滴长度的增大而减小。在快速夹断阶段,幂律指数β随黏度比的增大而减小,随无量纲母液滴长度l0/wc的增大而增大,但几乎不受毛细管数Cac影响。此外,利用微粒子图像测速仪测定了液滴破裂过程中液滴内部的流场变化,最大速度的位置从液滴尾部移动到靠近下游子通道壁面的地方,最后出现在液滴的颈部。
其他文献
芳纶纤维复合材料以其优异的力学性能和理化性质在军事、航天和体育器材等方面应用得越来越广泛,以其为基础材料的构件结构复杂性逐渐提高,加工工艺要求趋向严格化。然而,芳纶纤维复合材料组成的多相性和复杂性导致了材料的不均匀性和各向异性,常规金属切削加工基本原理不再适用,致使复合材料切削成形过程中出现加工质量低、工艺缺陷严重、刀具磨损剧烈等问题。因此,提高芳纶纤维复合材料加工质量、揭示切削加工机理、研究复合
学位
目前市政供水多采用铸铁管路,由于铁的锈蚀导致自来水中含有一定量的铁离子~([1])。采用纳滤处理市政自来水的过程中,铁离子会对纳滤膜的污染程度产生影响。本文研究了水中的铁离子对纳滤膜有机物/钙离子复合膜污染的影响。采用腐殖酸(HA)模拟水体中的腐殖质作为主要污染源,与氯化钙、三氯化铁等无机污染物配制成实验用的模拟废水。使用错流过滤平板膜设备,对DF 400纳滤膜在25℃、0.3 Mpa的条件下进行
学位
随着现代食品工业技术的迅猛发展,以经济利益驱动的食品掺假问题频发。纷繁复杂的食品掺假及真伪鉴别问题急需快速、简便、灵敏度高且选择性高的检测技术。快速蒸发电离质谱技术(REIMS)是一种新兴的敞开式电离质谱技术,无需或仅需很少的样品前处理,可直接分析液体、半固体或固体等不同物理形态的样品,操作简便,分析快速,非常适用于高通量样品的检测。与多元统计学方法相结合,在食品及原料的快速真伪掺假鉴别方面显示了
学位
尽管聚氯乙烯(PVC)由于其自身的化学稳定性已被广泛应用到与血液接触的体外循环设备和留置医疗装置中,但由于材料表面的疏水性极易引发血浆蛋白的黏附,导致随后的血栓形成级联反应和细菌感染等问题。本论文开发了一种温和而简单的策略,通过贻贝仿生化学方法在PVC基材表面涂覆亲水性聚合物来改善表面的亲水性和防污性能。首先,利用氨基作为亲核取代基极易与磺酸内酯发生亲核取代反应的特性,通过聚乙烯亚胺(PEI)与1
学位
四环素类抗生素(TCs)对水环境的污染是一个日益紧迫的问题。本文针对这一问题,通过外源添加和原位生物合成表面活性剂两种方式,研究表面活性剂介导益生菌克劳氏芽孢杆菌(Bacillus clausii T)移除四环素(tetracycline,TC)、氧四环素(oxytetracycline,OTC)、氯四环素(chlortetracycline,CTC)的能力及其潜在的生物转化机制。主要的研究结果如
学位
尿苷是合成抗肿瘤和抗病毒药物的中间体,也直接作为药物,在医药领域有应用需求。化学法合成尿苷,至今仍然存在难以克服的技术缺陷。相对而言,微生物发酵法生产尿苷,具有低成本、污染少和质量好的潜在技术优势。本文在前期研究基础上,对枯草芽孢杆菌尿苷生产菌进行了更深入的代谢工程研究。  在枯草芽孢杆菌产尿苷菌株中,既缺失谷氨酸脱氢酶,又阻断瓜氨酸转化为精氨酸的反应,会导致尿苷产量下降。在此基础上,进一步敲除N
肝素(Hep)是一种天然的生物高分子材料,由于其富含羧基,具有良好的生物相容性和可降解性,可以与金属离子结合,被认为是合成金属纳米粒子(MNPs)的天然模板。本文利用Hep为模板合成了具有类过氧化物酶活性的Pd纳米颗粒(Hep-Pd NPs)和Pt纳米团簇(Hep-Pt NCs),并将其应用于鱼精蛋白(Pro)和葡萄糖(Glu)的比色检测,具有可视化、响应时间短、灵敏度高等优势。主要研究内容如下:
作为化工生产单元中的重要设备,塔器的正常稳定运行对于整个化工生产至关重要。随着化工生产规模的扩大以及制造工艺的快速发展,塔器的高度和高径比逐渐增加,刚度和阻尼不断减小,在受到风载荷作用时更易产生振动,严重影响了塔器的稳定运行甚至引起塔器结构损伤破坏。基于建筑工程领域中广泛应用的消能减震技术,本文将摩擦阻尼器应用于化工塔器的结构减振,为塔器结构减振提供新的思路和方法。  设计并制作了摩擦阻尼器模型和
学位
共价有机框架(COFs)是一种具有结晶性和周期性的多孔有机聚合物,是当今材料科学领域的研究热点。对COFs的形态学研究有助于理解其生长调控机制,提高结构复杂度,提升其机械、催化、吸附等性能。目前,基于传统调控策略得到的二维COFs形貌单一且难以控制,对于更复杂的三维COFs的设计合成与形貌调控就更为困难,这限制了COFs复杂形貌的开发。因此,本文以三维COFs的经典结构COF-300为模型,提出新
锂及其化合物被誉为“21世纪重要的战略资源”,广泛用于工业各领域。近年来,矿石锂资源日益枯竭,而液态锂资源尚未得到有效的开发和利用。吸附法对于提取低浓度锂资源具有较大的优势,其中比较有工业前景的吸附剂之一是钛系锂离子筛。本文针对钛系锂离子筛的吸附量和吸附速率有待提高的问题,进行了合成改性研究。具体研究内容和主要结果如下:  首先使用硝酸锂作为锂源进行了钛系锂离子筛的合成和表征,优化了合成温度,测试
学位