振動液滴內(nèi)部流動機(jī)制的實驗研究.pdf

1、共振頻率下液滴的運(yùn)動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)值模擬和實驗方法從宏觀角度對微液滴的運(yùn)動規(guī)律和變形進(jìn)行了廣泛研究，但缺乏從微尺度上對振動液滴內(nèi)部流動機(jī)制的研究。
　　本文采用實驗探究的方法，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)部的流動機(jī)制，同時考察了不同條件下，液滴內(nèi)部混合均勻所需要的

2、時間，從而反映液滴內(nèi)部流動的速度。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)實驗需求，設(shè)計實驗裝置圖，購買實驗設(shè)備，并組裝搭建了實驗操作臺。
　　利用熒光溶液追蹤法，研究了正弦波振動條件下，液滴在水平振動疏水表面接觸線固定時的內(nèi)部流動機(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、兩個主要的渦流。振動液滴除主體流動外，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)致的兩個逆流回路，以及斯托克斯層中由于動量傳遞，在液滴與疏水玻璃片接觸層形成的兩個小回路。實驗結(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間，反映出不同條件下液滴內(nèi)部流動的速度。不施加振動，靠單純的擴(kuò)散，液滴內(nèi)部混合均勻所需要的時間較長；給予正弦振動，且頻率改變時，當(dāng)外界振動頻率達(dá)到液滴本身的共振頻率