T-型微流控通道中微液滴形成机制的CFD模拟

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.     

T-型微通道中液滴形成机制的CFD模拟

对微米级窄型T-型微通道中微液滴的形成机制进行了CFD模拟,验证了随毛细准数Ca的增加,液滴的形成会经历"squeezing"和"dripping"机制,且2个机制之间明显的存在着一个"transient"机制。通道壁的润湿性能对液滴的形成过程有显著影响,只有当通道壁更亲连续相时,微液滴才能形成。但与"dripping"机制不同,在"squee-zing"机制下,通道壁的润湿性对形成液滴的体积有明显的影响。