T形微流体连接中液滴的形成

使用相场模型描述流体/流体界面动力学，使用格子Boltzmann模型描述流体动力学，进行了二维（2D）数值模拟，以了解微流体T型结中液滴形成的机理。虽然2D模拟可能无法定量捕捉潜在的物理，但我们的发现将有助于澄清有争议的实验观察结果，并确定新的物理机制。我们系统地研究了毛细数、流速比、粘度比和接触角对液滴生成过程的影响。我们清楚地观察到，从挤压区到滴落区的转变发生在临界毛细管数0.018处，这与流速比、粘度比和接触角无关。在挤压区，挤压压力在液滴破碎过程中起主导作用，当出现的界面阻碍主通道时，液滴破碎会发生。液滴大小取决于毛细管数和流速比，但在完全疏水润湿条件下与粘度比无关。在滴流区，液滴尺寸将受到粘度比和累积挤压压力的显著影响。当毛细管数增加时，液滴尺寸对流速比的依赖性降低。接触角也会影响液滴的形状、大小和分离点，尤其是在毛细管数较小时。更疏水的润湿特性预计会产生更小的液滴。有趣的是，对于疏水性较低的润湿条件，液滴大小取决于挤压区的粘度比。