T-型微流控通道中微液滴形成机制的CFD模拟

摘要：

采用计算流体力学(CFD)方法,对宽型微米级T-型微通道中微液滴形成机制进行了数值模拟.通过与已有文献实验结果的对比,证明了数值模拟的准确性;发现液滴在微通道中的形成过程可分为液滴形成和成长、液滴与分散相的脱离和液滴从通道壁的脱落3个阶段.首次系统分析了通道壁的润湿性对液滴形成的影响,发现当分散相在通道壁上的接触角小于90°时,才能形成微液滴;通道壁越疏分散相,微液滴越容易形成,并且从通道壁上脱离的时间也越短.通过分别改变连续相的黏度、流速以及两相间界面张力,研究了毛细准数Ca对微液滴的形成机制及液滴大小的影响.发现在T-型通道中能形成液滴的范围内,Ca越大,则形成的微液滴体积越小;当Ca大于0.067时,微液滴的直径与连续相Ca的倒数之间存在明显的线性关系.

关键词：计算流体力学、微流控设备、T-型微通道、微液滴形成机制、润湿性

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分类号：O359(流体力学)

资助基金：重庆市自然科学基金资助项目CSTC;2008BB0059;教育部留学人员回国启动基金资助项目教外司留20098-1;中央高校基本科研业务费科研专项"研究生科技创新基金"资助项目CDJXS10221140;CDJXS11221169;中央高校基本科研业务费资助项目CDJXS10220006

在线出版日期：2011-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：134-139