振動(dòng)液滴內(nèi)部流動(dòng)機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、共振頻率下液滴的運(yùn)動(dòng)在一些化工工藝過程如液液萃取、陶瓷粉末的合成、微重力下的晶體生產(chǎn)等有著廣泛的研究與應(yīng)用，目前國內(nèi)外學(xué)者通過數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)方法從宏觀角度對微液滴的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和變形進(jìn)行了廣泛研究，但缺乏從微尺度上對振動(dòng)液滴內(nèi)部流動(dòng)機(jī)制的研究。
　　本文采用實(shí)驗(yàn)探究的方法，通過在熒光顯微鏡下觀察熒光溶液在微液滴中的流動(dòng)軌跡和分布情況，結(jié)合CFD模擬結(jié)果，明確了共振條件下液滴內(nèi)部的流動(dòng)機(jī)制，同時(shí)考察了不同條件下，液滴內(nèi)部混合均勻所需要的

2、時(shí)間，從而反映液滴內(nèi)部流動(dòng)的速度。主要完成的工作總結(jié)如下：
　　采用溶液浸泡法制備了疏水玻璃片，測得接觸角為110°±1°的均勻疏水表面；之后根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置圖，購買實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并組裝搭建了實(shí)驗(yàn)操作臺。
　　利用熒光溶液追蹤法，研究了正弦波振動(dòng)條件下，液滴在水平振動(dòng)疏水表面接觸線固定時(shí)的內(nèi)部流動(dòng)機(jī)制，通過對不同粘度液滴的研究，發(fā)現(xiàn)在共振頻率下，液滴內(nèi)部的主體流動(dòng)相同，即流體從中間向下流，由邊緣向上流，并沿著對稱軸形成

3、兩個(gè)主要的渦流。振動(dòng)液滴除主體流動(dòng)外，還包括在液滴兩側(cè)由于拉普拉斯力引起液滴形變所導(dǎo)致的兩個(gè)逆流回路，以及斯托克斯層中由于動(dòng)量傳遞，在液滴與疏水玻璃片接觸層形成的兩個(gè)小回路。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與CFD模擬結(jié)果呈現(xiàn)良好的一致性。
　　探究了羅丹明B熒光溶液在液滴中混合均勻所需要的時(shí)間，反映出不同條件下液滴內(nèi)部流動(dòng)的速度。不施加振動(dòng)，靠單純的擴(kuò)散，液滴內(nèi)部混合均勻所需要的時(shí)間較長；給予正弦振動(dòng)，且頻率改變時(shí)，當(dāng)外界振動(dòng)頻率達(dá)到液滴本身的共振頻率