几何变化流动聚焦通道中胶体细丝的形成

当两种可混溶流体相互接触时，浓度梯度会诱发应力。这些应力被称为 Korteweg 应力，类似于两种不混溶流体之间的界面张力，从而在非均匀可混溶系统中充当有效界面张力（EIT）。EIT 支配着两种可混溶流体在流动聚焦中黏性细丝的形成。为了进一步研究其重要性，我们研究了以其自身溶剂为鞘流聚焦的胶体分散体的细丝形成。实验与三维数值模型相结合，利用不同的流动聚焦通道构型系统地拓展了以往的认识。在参考构型中，鞘流正交冲击核心流，而在其他四种通道构型中，鞘流以相对于参考鞘流方向为正和负的斜角冲击核心流。作为 EIT 的初步估计，我们将参考构型中实验确定的细丝形状拟合到一条通过有效毛细数依赖于 EIT 的主曲线上。通过数值重现这些实验结果，得出的结论是，估计的 EIT 与通过将数值结果迭代拟合到实验测量值可推导出的优化 EIT 值的偏差在 25% 以内。无论通道构型如何，使用从参考构型评估的优化 EIT 进行的进一步数值计算，在细丝形状、润湿区域形态和速度流场方面均与实验结果吻合良好。数值与实验发现的一一对比揭示了 EIT 在细丝脱离通道顶壁和底壁方面的关键作用，为理解高黏度对比可混溶系统中涉及的物理现象提供了有益的见解。