[發(fā)明專利]一種實(shí)時(shí)測量微液滴/氣泡在通道中運(yùn)動時(shí)流阻的裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910033544.0
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109682574B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 逄燕;周強(qiáng);劉趙淼;王翔;王颶
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種實(shí)時(shí)測量微液滴/氣泡在通道中運(yùn)動時(shí)流阻的方法，實(shí)現(xiàn)該方法的裝置采用光刻硅片為模板，PDMS澆筑、鍵合形成；裝置上半部分包含微液滴/氣泡生成通道、壓力對比通道和壓力測試口，下半部分為待測通道和對比直通道，出口處連接大氣；

待測通道能夠根據(jù)所需要測量流阻的通道個(gè)性化設(shè)計(jì)，現(xiàn)采用待測通道為直通道；右側(cè)為液滴/氣泡生成通道，液滴/氣泡分散相流體從入口2流入，未染色的連續(xù)相由入口1流入；左側(cè)為壓力對比通道,染色連續(xù)相從入口3流入；中間為壓力對比測試口，入口3和入口1流入的連續(xù)相在此處交匯形成交界面；右下側(cè)為待測直通道；下端為出口4，流體均由出口4流出；入口3連續(xù)相和入口1連續(xù)相采用相同流體，為使在壓力測試口處形成交界面，對比通道流體根據(jù)流體的性質(zhì)采用適宜染色劑染色；交界面上移說明上半部分流阻相對減小，反之則相對增大；

其特征在于：

交界面的位移能實(shí)時(shí)的反應(yīng)流阻的變化，對實(shí)時(shí)流阻的變化值進(jìn)行推導(dǎo)計(jì)算：

壓力對比通道采用規(guī)則截面的直通道，即左側(cè)通道的流動阻力R_l用理論公式計(jì)算得到；先調(diào)節(jié)不引入分散相流體時(shí)，染色和未染色連續(xù)相液體在測壓口處的界面，使界面保持在測壓口的中間位置，即左右兩通道內(nèi)的液體不會通過測壓口流到對面通道；此時(shí)，左側(cè)通道的總流量Q_l即為從入口3流入的染色液體的流量Q₃，右側(cè)通道的總流量Q_r即為從入口1流入的未染色液體的流量Q₁；調(diào)大入口1引入的連續(xù)相流量，記為Q₁+Q_t，使染色界面偏移到左側(cè)壓力對比通道，記錄不同Q₁+Q_t下的界面位置；壓力測試口下游處待測通道左半部分總流量Q_l與流阻R_l的乘積和右半部分總流量Q_r與流阻R_r的乘積相等，均等于壓力測試口處的表壓強(qiáng)P_g；即，

Q_l×R_l＝Q_r×R_r即Q₃×R_l＝Q₁×R_r (1)

因此，右側(cè)流動阻力R_r得到，并且調(diào)節(jié)入口1的流量后，測壓口處的壓力平衡關(guān)系變?yōu)椋?/p>

(Q₃+ΔQ)×R_l＝(Q₁+Q_t-ΔQ)×R_r (2)

其中ΔQ為由于界面變化造成的右側(cè)通道通過測壓口流入左側(cè)壓力對比通道中的流量，由公式(2)計(jì)算得到；

保持入口3引入的流量Q₃不變，在右側(cè)通道引入分散相生成微氣泡/液滴，使染色和未染色液體的界面左移到壓力對比通道中，記錄不同工況下的染色液體界面位置，并與右側(cè)通道只引入連續(xù)相時(shí)候的界面位置比對；入口1和入口2的流量分別記為Q_1d和Q_2d，流動滿足：

(Q₃+ΔQ)×R_l＝(Q_1d+Q_2d-ΔQ)×(R_r+R_b) (3)

當(dāng)引入/不引入分散相的兩種情況的界面位置一致時(shí)，認(rèn)為兩種工況的ΔQ一致，結(jié)合前面計(jì)算得到的ΔQ和R_r，求出R_b。