共流微流控器件中剪切变稀流体包围下受控液滴形成的数值分析

在本工作中，我们使用耦合水平集与流体体积（CLSVOF）计算方法研究了二维圆形共流微流控器件中微液滴的生成。系统地研究了微通道中剪切变稀行为对受控液滴形成的基本影响。通过改变操作条件和流体性质（如 CMC 溶液浓度、两相流体的流速以及界面张力）来控制液滴的生成与动力学。对液滴长度、速度、液膜厚度和生成频率进行了定量分析，并以无量纲形式呈现。液滴长度随 CMC 溶液的流速和浓度增加而减小。然而，液滴长度随分散相流速和界面张力的增加而增大。基于一组模拟数据，在一系列操作条件下建立了流型图和标度关系。这项工作为圆形共流微通道内剪切变稀流体的均匀受控液滴形成提供了关键见解，为未来针对特定应用优化和设计微流控系统提供了指导。