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研究生: 周坤毅
Chou, Kun-Yi
論文名稱: 表面張力差異對雙液滴碰撞之影響
The Effect of Surface Tension Difference on Binary Droplet Collision
指導教授: 楊鏡堂
Yang, Jing-Tang
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 82
中文關鍵詞: 表面張力雙液滴碰撞液滴混合自由液面流
外文關鍵詞: Surface Tension, Binary Droplet Collisions, Droplet Mixing, Free Surface Flow
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  • 本研究旨在釐清表面張力差異對於液滴碰撞結果的影響。研究方法分為兩部分,實驗部分以印表機噴墨頭技術,產生二顆微尺度的自由液滴,而後在空中進行碰撞,並以高速攝影機觀察碰撞之過程。數值模擬部分以CFDRC自由液面流模組進行數值模擬,以溫差造成表面張力差異,進行兩顆具有不同表面張力的液滴撞擊模擬,並觀察到表面張力差異會造成液滴在拉伸收縮運動中的不對稱,從而影響到液滴的行進方向。溫度較低、表面張力較大的一側,其液滴在拉伸、收縮的速度較快,因此會往溫度較高、表面張力較小的一側包覆,造成液滴行進時會往表面張力較小的一側偏移。此外亦成功以三維網格模擬不同碰撞參數下的液滴撞擊過程並分析其流場變化。液滴撞擊時的偏心程度越大,兩液滴融合所形成的圓盤其旋轉速度也越快,同時圓盤兩側有液滴聚集、各往反方向拉扯,而形成如啞鈴的形狀。若偏心程度過大、拉扯的力量大於表面張力,則液滴會被扯碎。反之若表面張力夠大,則液滴會被拉回圓盤中心,開始進行一邊旋轉、一邊做拉伸、收縮的往復運動。研究成果將有助於瞭解微流體操控系統中,兩種具有表面張力差異的微液滴,如何進行撞擊融合、並進一步混合的機制。以三維網格進行液滴撞擊數值模擬,則有助於瞭解液滴撞擊過程中內部的流場變化細節。


    目錄 圖表目錄 符號說明 第一章 序論 1-1 簡介 1-2 文獻回顧 1-2.1 液體表面張力概論 1-2.2 描述雙液滴碰撞之參數 1-2.3 雙液滴碰撞之可能結果及成因 1-2.4 具有表面張力差異之雙液滴碰撞與混合 1-2.5 文獻回顧樹狀圖 1-2.6 文獻回顧總結 第二章 分析方法 2-1 無因次化分析 2-2 液滴碰撞系統實驗設計 2-2.1 測試液滴製備 2-2.2 液滴產生裝置 2-2.3 液滴碰撞機構 2-2.4 影像擷取系統 2-2.5 完整系統架設示意圖 2-3 CFDRC數值模擬設計 第三章 結果與討論 3-1 雙液滴撞擊實驗系統 3-1.1 液滴產生器組裝 3-1.1 液滴碰撞機構與觀測儀器架設 3-2 CFDRC數值模擬結果 3-2.1 以簡單二維網格驗證模擬可行性 3-2.2具有表面張力差異的液滴撞擊模擬 3-2.3三維網格下之液滴撞擊模擬 第四章 結論與展望 4-1 結論 4-2 未來展望 第五章 參考文獻 附錄一:常見液體的表面張力值

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