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内液滴对毛细复合射流颈部收缩特性的影响研究

王飓  逄燕  李梦麒  周强  刘赵淼  
【摘要】:复合射流断裂过程中流体界面间的相互干扰将引起生成的双乳液滴结构和序列发生变化,探究内液滴对射流颈部界面的影响规律,对精准控制实际应用中双乳液滴包裹物质的负载量、释放速率和控释阈值等性能指标具有重要意义。本工作实验研究了毛细流动聚焦中内液滴对复合射流颈部收缩行为的影响。探究了复合射流破碎过程中的界面耦合模式及其转变规律,考察了各界面耦合模式下射流颈部半径随时间变化的尺度率关系,分析了尺度率变化和不同界面耦合模式产生的原因。结果表明,在射流中加入内液滴后,内液滴向下游的运动会引起其上游或下游的射流颈部提前发生收缩,当内液滴和颈部距离减小,内液滴还会对颈部产生挤压作用,使颈部界面向外膨胀并保持界面连续。在前期颈缩阶段,射流颈部半径随时间演化的尺度率受内液滴界面耦合效应的影响程度较大,在后期塌陷阶段则几乎不受几影响。界面耦合模式的转变主要取决于内液滴运动对颈部区域流体流动的影响。本工作将帮助揭示复合射流断裂过程中内液滴和射流界面间耦合效应的作用规律,为双乳液滴生成过程中结构及序列的准确控制提供指导,并为多核复合胶囊、多阶段释放药物和复合微纤维等新兴应用提供新的实现途径。

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