气驱流动聚焦中锥形形态和稳定性的实验研究

【作者】 郭鉴锋； 穆恺； 罗喜胜； 司廷；

【机构】 中国科学技术大学近代力学系；

【摘要】 微米尺度的液滴、胶囊和颗粒在科学研究和工业应用中都具有着重要的价值,例如:分析化学、食品科学、医学、材料科学等。典型的微液滴制备方法包括二维微管道、玻璃毛细管和流动聚焦等,其中流动聚焦技术可以通过驱动相流体在小孔处的聚焦效应将液体界面拉伸至微米尺度形成惯性力主导的微细射流。在流动聚焦中,聚焦孔上游形成稳定的锥形是形成射流并持续稳定生成微液滴的前提。本文基于吸气式流动聚焦,研究了高速气体驱动下液体锥形的界面形态和内部流场。吸气式流动聚焦技术可以有效地观察锥形形态,并为调控流动参数提供了便利。通过流场示踪方法,研究发现了液体锥形内部的"回流环",并探究了回流环的形成与液体流速、粘度和几何构型之间的关系。通过提取锥形的外轮廓界面,分析了参数对于锥形界面受力平衡的影响。值得一提的是,在某些特定参数区域内锥形会呈现"葫芦状"的特殊形态。更多还原