流动聚焦中液体锥形形态和流动结构实验研究

流动聚焦(flow focusing)是一种制备单分散性微纳米尺度液滴、颗粒和胶囊的毛细流动技术,小孔上游稳定的液体锥形的形成是产生射流并高效制备微液滴的前提条件。采用量纲分析方法得到了被聚焦液体流量、驱动气体压差、毛细管与聚焦小孔距离对锥形稳定性的影响,利用吸气式流动聚焦装置观测了锥形界面形态及稳定性,验证了理论分析结果,通过调控主要过程参数获得了锥形稳定的参数区间。在被聚焦液体内部添加示踪粒子,采用高速摄影技术拍摄了流场图像并进行定量分析,探究了锥形内部的回流区结构及其变化规律,发现回流区的产生与锥形界面两侧的切向速度分布密切相关,被聚焦液体流量、驱动气体压差、毛细管与聚焦小孔距离对回流区的大小均具有显著影响。