剪切稀化流体中微粒子聚集行为研究

在化工过程、生物工程等领域中,实现颗粒分离至关重要。通过整合微流控技术、高速显微图像采集技术和数字图像处理技术,探究微粒尺寸、通道流量和液相流变特性对微粒聚集的影响规律。结果表明,在剪切稀化流体羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液中,随着通道流量和颗粒粒径增大,微颗粒聚集位置逐渐向剪切速率较高的一侧偏移;随着CMC质量分数增加,聚集位置不断向剪切速率较低的一侧偏移。利用求解的幂律型剪切稀化流体速度和剪切速率方程,结合对微颗粒的受力分析,证明稠度系数越大,聚集位置越偏向剪切速率较低处;剪切稀化特性越强,聚集位置越偏向剪切速率较高处,说明在幂律型剪切稀化流体中的黏度变化是微颗粒发生特殊迁移聚集行为的一个重要原因。