电场作用下流动聚焦的实验研究

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流动聚焦技术是指用通过高速流动的外部流体对从毛细管中流出的流体产生汇聚作用,使其在管口变形成锥形,并从锥形顶端发射出微细的射流,即形成锥一射流结构。该射流因不稳定性破碎后形成微米、亚微米量级的液滴或颗粒;而对于非牛顿流体(本实验为高聚物溶液),气流和电场有时不会使射流破碎,而会将其拉成很细的丝状物纤维;这些微小的颗粒和极细的纤维因具有广阔的应用前景而受到理论研究人员和实验科学工作者的广泛关注。   本文利用一套自行搭建的可以加载高压直流轴向电场的流动聚焦实验装置和图像采集系统,探究了气流和电场对流动聚焦过程中牛顿流体锥形和射流的流动状态和破碎后形成液滴尺寸的影响,并进一步探究了气流和电场等参数对非牛顿流体流动聚焦的影响。与牛顿流体相比,非牛顿流体由于粘弹性的不同,锥形和射流现象存在巨大的差异,与牛顿流体的锥形相比,非牛顿流体锥形的锥稳定和锥振动模式在形态上有所差别;与牛顿流体的射流相比,非牛顿流体的射流又体现了具有更多模态、更复杂模态转换的特点。本文通过一系列实验,获得了流动聚焦中牛顿流体和非牛顿流体的锥形和射流运动的物理规律,为以后的理论分析和进一步的实验工作打下基础。
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