微流控射流注入毛细液桥后的空腔动力学
流体动力学
2022-07-07 v1
摘要
固体和液体物体（抛射体）撞击液体和软固体（靶材）通常会导致在被撞击物体内部产生并扩展一个空气空腔。空腔扩展和坍塌的动力学取决于抛射体的惯性以及靶材的性质。本文研究了由热空化过程产生的微流控射流对两平行平板间毛细液桥的撞击。研究了不同类型的毛细液桥：牛顿流体、粘弹性流体和琼脂糖凝胶。由此，我们比较了在广泛材料性质范围内的空腔形成与坍塌过程。此外，我们建立了射流穿透某种毛细液桥类型的临界撞击速度模型。结果表明，储能模量低于176 Pa的琼脂糖凝胶在此转变中可被建模为液体。然而，对于储能模量更高的琼脂糖凝胶，预测的转变出现偏差。另外，我们展示了取决于韦伯数和毛细液桥性质的不同空腔坍塌类型。我们得出结论，坍塌类型决定了夹带气泡的数量和尺寸。进一步地，我们研究了润湿性对粘附力和接触线耗散的影响。我们得出结论，在空腔坍塌时，对于疏水壁面，形成沃辛顿射流在能量上是有利的。相反，对于亲水壁面，接触线耗散与撞击射流的能量处于同一数量级，从而抑制了沃辛顿射流的形成。我们的结果为防止气泡夹带提供了策略，并对无针注射应用和增材制造等应用中的空腔动力学给出了评估。
引用
@article{arxiv.2207.02667,
title = {Cavity dynamics after the injection of a microfluidic jet in capillary bridges},
author = {Miguel A. Quetzeri-Santiago and David Fernandez Rivas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.02667},
year = {2022}
}