Collison 雾化器的工作机理与特性
应用物理
2021-08-25 v2 流体动力学
摘要
Collison 雾化器(及其变体)已被广泛用于从粘度高达 1000 厘泊的液体中产生几微米的细 aerosol 液滴。它最初为吸入疗法中药用气溶胶的制备而开发,现已成为 Aerosol Jet(R) 直写增材制造系统中作为气动雾化器的重要组件。文献对其工作机理的定性描述称:膨胀的高速气体射流产生负压将液体虹吸进入射流,液体随后被吹成液片、细丝,最终成为液滴。但直到近来仍缺乏定量分析与深入理解。本工作中,我们基于 OpenFOAM(R) 对射流膨胀通道内可压缩射流流动的 CFD 分析,给出 Collison 雾化器工作机理的逻辑性描述。通过考察不同射流膨胀通道几何下的 CFD 结果,正反馈液体抽吸机理得以明晰。因此,输出雾密度对液体粘度可相当不敏感,这由 Aerosol Jet(R) 直写系统中一组 Collison 型气动雾化器实验所阐明。由此可见,Collison 雾化器设计中巧妙内置了一种内在自调节机制。正如直观预期,实验数据亦支持在有限射流膨胀通道空间内液体滞留量存在上限的观念;因此,输出雾密度无法靠增大雾化气体流量而无限增加。
引用
@article{arxiv.2001.04498,
title = {Working mechanism and behavior of Collison nebulizer},
author = {James Q. Feng and Liang-Sin Go and Jenny Calubayan and Robert Tomaska},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.04498},
year = {2021}
}
备注
13 pages, 6 figures, paper presented at 20th Annual Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Ube, Japan, Dec 21-23, 2019