液滴
關注創建者：菜菜菜鳥 創建時間：2018-08-27
液滴的視頻教程
T 型管中的液滴產生入門教程視頻
?????? 乳劑由浸沒在不混溶液體中的小液滴組成，廣泛存在于食品、化妝品、精細化學品及藥用物品的生產中。產品質量通常取決于液滴的大小。模擬這些過程有助于優化這些液滴以及其他過程變量。 ?????? 此模型研究乳劑中浸沒的流體的體積質量分數。根據結果可以清晰地觀察到液滴的形成，還可以研究流體流動和添加劑化學品等因素，了解它們如何影響液滴大小及形成。
免費 10分鐘 256播放
查看
液滴的實例教程
一、引言
液滴自輸運（定向運輸、自發運移）是指液滴自主運動的現象，是微流控領域的一個熱門方向。其中“表面張力”就是一種導致液滴自輸運的重要因素，具體的其實是液滴表面形成“表面張力梯度”，也就是不均勻的表面張力，進而導致液滴的自輸運。而形成“表面張力梯度”的方法有很多，例如：1.由溫度梯度、物質濃度梯度引起的馬蘭戈尼效應形成的“表面張力梯度”；2.由接觸角（表面潤濕性）梯度形成的“表面張力梯度”；3.由曲率半徑差異形成的“表面張力梯度”。
基于COMSOL Mutiphysics，本文分別建立了“接觸角（表面潤濕性）梯度”和“曲率半徑差異”導致液滴自輸運現象的模型。其中對“接觸角（表面潤濕性）梯度”導致的液滴自輸運現象建立了二維和三維模型，“曲率半徑差異”導致液滴的自輸運現象的模型則是對參考文獻《錐形微通道內液滴自輸運特性及力學驅動機制研究》[1]所進行的基本復現。
二、“接觸角（表面潤濕性）梯度”導致的液滴自輸運
（一）二維模型
1.模型的建立
如圖1所示，建立二維模型。模型整體為寬8毫米、高2毫米的矩形，其中半圓部分為液滴，周圍為空氣。與液滴接觸的壁面設置成是梯度潤濕壁面，最左端接觸角為90度，最右端接觸角為70度。空氣和液滴所使用的材料物性參數直接調用COMSOL的內置材料Air和Water, liquid。
圖1
2.結果分析與討論
如圖2所示，為液滴在不同時刻的位置圖，黑白圖例顯示的是梯度潤濕面的接觸角大小。從圖中可以看出液滴向右發生了明顯的位移。
圖2
如圖3所示，為液滴與梯度潤濕面接觸的最右端接觸點的位移圖，用于表征液滴的位移情況。
展開 COMSOL淺談液滴的自輸運（定向運輸、自發運移）
作者：極度喜歡上課
一、引言
液滴自輸運（定向運輸、自發運移）是指液滴自主運動的現象，是微流控領域的一個熱門方向。其中“表面張力”就是一種導致液滴自輸運的重要因素，具體的其實是液滴表面形成“表面張力梯度”，也就是不均勻的表面張力，進而導致液滴的自輸運。而形成“表面張力梯度”的方法有很多，例如：1.由溫度梯度、物質濃度梯度引起的馬蘭戈尼效應形成的“表面張力梯度”；2.由接觸角（表面潤濕性）梯度形成的“表面張力梯度”；3.由曲率半徑差異形成的“表面張力梯度”。
基于COMSOL Mutiphysics，本文分別建立了“接觸角（表面潤濕性）梯度”和“曲率半徑差異”導致液滴自輸運現象的模型。其中對“接觸角（表面潤濕性）梯度”導致的液滴自輸運現象建立了二維和三維模型，“曲率半徑差異”導致液滴的自輸運現象的模型則是對參考文獻《錐形微通道內液滴自輸運特性及力學驅動機制研究》[1]所進行的基本復現。
二、“接觸角（表面潤濕性）梯度”導致的液滴自輸運
（一）二維模型
1.模型的建立
如圖1所示，建立二維模型。模型整體為寬8毫米、高2毫米的矩形，其中半圓部分為液滴，周圍為空氣。與液滴接觸的壁面設置成是梯度潤濕壁面，最左端接觸角為90度，最右端接觸角為70度。空氣和液滴所使用的材料物性參數直接調用COMSOL的內置材料Air和Water, liquid。
圖1
2.結果分析與討論
如圖2所示，為液滴在不同時刻的位置圖，黑白圖例顯示的是梯度潤濕面的接觸角大小。從圖中可以看出液滴向右發生了明顯的位移。
展開 液滴撞擊液滴的融合、聚結和反彈過程仿真 ￥800
<p>本篇案例基于COMSOL軟件的兩相流水平集方法，模擬了液滴以一定的初始速度撞擊頂部附著在壁面上的液滴的動態過程，具體模擬了三種情形：（1）撞擊液滴后發生融合；（2）撞擊液滴后，未發生聚結，出現反彈；（3）撞擊液滴后，先發生聚結，后出現反彈。具體模擬結果如下圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202109/a8999c1e829d4c0fa2f501246026a6b0.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202109/b81a44b1c01e44b8afacfb5c1c939909.gif" alt="Untitled2.gif"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202109/cd253b1425d64619bbf84df7d388418c.gif" alt="Untitled3.gif"></p><p>感興趣的朋友，可下載模型源文件，附件中為三個模型的源文件。也可以加Q進行交流！</p><p><br></p>
展開 他們還用油液覆蓋液滴陣列，一方面使陣列中的液滴之間相互隔離，另一方面有效地阻止了液滴的蒸發。進一步的研究發現，油蓋水液滴陣列可在室溫下存儲兩天以上，為基于液滴的應用提供了必要的條件。因此，人們可以通過上述方法將微顆粒或細胞封裝到液滴陣列中。
大腸桿菌是人和動物腸道中的正常棲居菌，通過調整細菌培養液中大腸桿菌的濃度可制備出液滴中含有單個大腸桿菌的油蓋水型液滴陣列。在36小時的培養期間，液滴中的大腸桿菌表現出十分強的活性，并順利地進行生長和增殖等生命活動。在所觀測的液滴中，經36小時的培養后液滴中大腸桿菌的數量由原來的1個或3個分別增加到47個或68個左右。大腸桿菌在液滴中成功的增殖說明上述液滴陣列在單細胞培養等領域具有重大的應用價值，如可進行高通量的細胞毒性測試、藥物篩選及材料合成等。
展開 精準的控制液滴的動態行為在噴墨打印、定向輸運、自組裝與能量收集等領域具有重要的意義。液滴撞擊到超疏水表面的回彈行為已經被人們關注了數十年，這一過程中液滴一般會破裂產生衛星液滴。通過表面微結構和浸潤性雖可以調控液滴的鋪展和回縮行為，但是在此過程中通常伴隨著衛星液滴的產生，這些衛星液滴是由失穩導致主液滴破裂產生的。衛星液滴的產生對于噴墨打印、自組裝、定向輸運與能量收集等應用都具有較大的影響。盡管目前液滴操控已經取得重要的進展，但是如何精確控制衛星液滴仍然是一個挑戰。
在液滴撞擊到固體表面的過程中，最常見的失穩現象之一是液滴回縮階段的Plateau-Rayleigh失穩：液滴收縮過程中邊緣的液體發生向內運動并產生向上的液柱，液柱將過度拉長，最終在輕微擾動下分裂成衛星液滴。由于液滴的快速收縮和液滴內部的速度梯度，使得液滴在固體表面回彈時的Plateau-Rayleigh不穩定性難以控制。近日，中國科學院化學研究所的宋延林研究員團隊研究發現:通過在固體表面構筑非對稱浸潤性圖案來打破液滴回縮過程的對稱性，能夠抑制Plateau-Rayleigh不穩定性，在抑制液滴拉長的同時使液滴回彈過程中不產生衛星液滴。基于這一結果，水滴能量利用率得到了顯著提高，水力發電效率可提高36.5%。這一成果發表在最新一期的Nature Communications （Nat. Commun., 2021, 12, 6899）上。
展開 
液滴的相關專題、標簽、搜索
液滴的最新內容
一個僅憑電壓信號就能實時改變焦距和編碼模式的“液滴”，將“極簡”推向動態自適應的終極形態，為具身智能和通用機器人時代提供可實時適應環境的終極“機眼”。
每一步，都是在將“光學真相”嵌入更深、更廣的產業肌理，也都是將“以計算換結構”的哲學推向更極致的工程實踐——直到光學系統本身，消失在算法和智能之中。
培訓內容：
1、 歐拉顆粒流模型
2、稠密顆粒流模型
3、歐拉壁膜模型
4、案例--氣力輸運過程模擬
5、案例--流化床模擬
6、案例--機翼液滴收集模擬
7、案例--攪拌器內流場模擬
8、PBM模型基礎理論
9、案例--氣泡匯聚與破碎
時間：2月26日，9:00-11:00
合作伙伴：上海恒士達科技有限公司
地點：線上
費用：免費
立即報名
近年來，一種特殊的結構——位于水-油界面的油包水（W/O）液滴——因其獨特的靜態與動態行為引起了廣泛關注。盡管宏觀尺度的實驗觀測和連續介質理論模型（能夠描述水油界面中油包水液滴的整體運動行為，但要深刻揭示其微觀起源和分子機制，分子動力學模擬是不可或缺的關鍵研究手段。
在Material Studio軟件中，我們可以通過構建W/O界面，并在足夠的動力學模擬來解釋其在分子層面上的運動行為。
剛性插入管可選配空氣噴射器附件（需搭配專用保護套），用于清除鏡頭前端液滴，保障成像清晰度。
整機設計強調人機工學：機身重量接近一支圓珠筆，配合可選延長手柄，便于長時間穩定握持；圖像實時顯示于三防智能觸控終端，支持多角度擺放，減輕操作疲勞。即便插入管輕微受損，CMOS傳感器仍能維持圖像傳輸穩定性，確保檢測過程不中斷。
背景介紹
文丘里洗滌器其工作原理是利用高速氣流將注入的液體撕裂破碎成大量細小液滴，形成一個巨大的氣液接觸界面。安全殼內攜帶放射性粉塵的氣體通過文丘里管時，粉塵顆粒與液滴發生碰撞、慣性攔截和擴散等作用，從而被液滴捕獲并最終從氣流中分離出來。由于其結構簡單、除塵效率高且可靠性好，文丘里洗滌器在核能、化工、冶金等工業廢氣處理領域具有重要地位。
噴霧冷卻：一種類似于射流沖擊冷卻的方法，但不是流體噴射，而是將冷卻劑霧化成小液滴，當它們碰到熱源時就會蒸發。這種相變吸收的能量，比對流要多得多。
制冷：利用蒸汽壓縮熱力學，循環使用壓縮、冷凝、膨脹和相變從熱源中吸取熱量。環境溫度遠高于電子設備所需的工作溫度時，這種方法尤為實用。數據中心，是利用制冷來為自由對流、強制對流及液冷系統的工作流體散熱的一個常見示例。
噴槍的霧化粒徑分別取150um（噴槍正常工作）以及液滴聚合成大液滴（450um、1000um）進行計算。
噴槍出口速度40m/s，霧化角90°。
二、計算結果及分析
2.1霧化粒徑150um
噴槍示意
工業與科研應用
本案例為電場下水球行為的模擬研究提供了重要的理論依據，并在多個領域中具有廣泛的應用前景：
微流控技術：為微流控芯片中液滴控制與操作提供了理論支持，促進了液滴微操作技術的發展。
材料科學：研究水分子在電場中的行為，幫助優化電介質材料的性能，特別是在電子器件和傳感器中的應用。
高精度霧化模型
更值得關注的是，該解決方案通過 Euler-Lagrange 耦合方法，實現了噴霧液滴蒸發與氣相湍流燃燒的無縫銜接：以 Lagrange 方法求解噴霧軌跡與液滴蒸發過程，結合蒸發模型計算液滴質量損失；以 Euler 方法求解氣相流場，采用高精度湍流模型與復雜化學反應動力學模塊，精準描述湍流與燃燒的相互作用。
液液分散與萃取</p><p> · 模擬不互溶液體的分散過程，預測液滴的尺寸分布和相分離情況，用于萃取工藝的優化。</p><p><img src="https://public.fangzhenxiu.com/ueditor/20250907165028-Scene_1_image_00700.jpg?
