M ỤC LỤC
3.6.2Sự tách hạt của sợi chất lỏng đa lớ p
Một bài toán khác tác giả xin giới thiệu để khẳng định tính ứng dụng rộng rãi của phương pháp theo dấu biên cho bài toán biến dạng của sợi lưu chất.
Trong cuộc sống hiện nay, sợi chất lỏng đa lớp được ứng dụng rất nhiều như
phân phối thuốc, trong thiết bị vi lỏng và trong công nghệ chế biến thực phẩm...Trong quá trình tách hạt sợi chất lỏng có thểđược hình thành cùng với các hạt sơ cấp. Sự co lại của các sợi này tạo thành nhiều hạt hơn. Các nghiên cứu hiện
nay đang tập trung quan tâm khai thác về hiện tượng biến dạng và tách hạt của sợi chất lỏng đa lớp.
Toàn bộ miền tính toán của sợi chất lỏng đa lớp được biểu diễn ở Hình 1a.
Nhưng nếu tính toán toàn bộ miền này thì khối lượng tính toán sẽ lớn. Do đó, trong
bài báo này, 1/4 sợi chất lỏng đa lớp sẽđược mô phỏng trong miền W × H, được minh họa trong Hình 1b với các điều kiện biên tương ứng. Hệ tọa độ trụ sẽ được sử dụng. Với giảđịnh điều kiện ban đầu như sau: Lo, Li lần lượt là chiều dài của một nửa sợi chất lỏng bên ngoài và nửa sợi bên trong, Ro, Ri lần lượt là bán kính sợi chất lỏng bên ngoài và bên trong. Độ nhớt và khối lượng riêng của chất lỏng bên ngoài, ở giữa và bên trong lần lượt là µ3, 3, µ2, 2, µ1, 1. Ở đây, trọng lực
đóng vai trò rất nhỏ nên bỏ qua. Các chất lỏng bên ngoài, giữa và bên trong được giảđịnh là chất lỏng không nén được, không thể trộn lẫn và là chất lỏng Newton.
Do đó, sức căng bề mặt ở mặt phân cách giữa chất lỏng bên trong và chất lỏng giữa là i và sức căng bề mặt ở mặt phân cách giữa chất lỏng bên ngoài và giữa là o.
Trong nghiên cứu này, chất lỏng ở giữa được chọn làm cơ sở. Chiều dài tham chiếu được chọn là bán kính ban đầu của sợi Lc = Ro, và thời gian tham chiếu là
3 2
c o o
t R . Theo đó vận tốc tham chiếu làuc R to c . Từ đó, động học bài toán chịu ảnh hưởng bởi các thông số không thứ nguyên: số Ohnesorge Oh, tỉ số
hình dạng giữa chiều dài/bán kính sợi ngoài Aro, sợi trong Ari, tỉ số giữa bán kính
48 sợi lưu chất bên trong/bán kính sợi lưu chất bên ngoài Rio, tỉ số khối lượng riêng (32, 12), tỉ sốđộ nhớt động lực học (µ32,µ12), và tỷ số sức căng bề mặt io: 2 2 3 1 3 32 12 32 12 2 2 2 ; ; ; ; ; ; ; ; o i i o i io o i o o o i i io m o L L R Oh Ar Ar R R R R R (3.7) Tác giả xác nhận độ chính xác của phương pháp hiện tại đểtính toán độ co của sợi hợp chất. Các thông số Aro = 15, Ari = 0, Rio = 0 và 32 = µ32 = 0.01, 12 = µ12
= io = 0. Hình 3.21 cho thấy rằng khi bắt đầu, các hình dạng dài và thẳng ban đầu có cùng tỷ lệ với mô hình trong nghiên cứu của Notz và Basaran [13].
Các kết quả mô phỏng số cho thấy việc giảm giá trị Oh hoặc µ12 hoặc tăng giá
trị Aro hoặc µ32 sẽthúc đẩy sự phân tách của sợi hợp chất. Ở chế độ không phân tách, sợi hợp chất co lại thành một hạt hợp chất hình cầu. Ngược lại, trong các chế độ phân tách, sợi hợp chất tạo ra nhiều loại hạt khác nhau: hạt đơn, hạt hợp chất
đơn lõi và hạt hợp chất đa lõi. Hai kiểu phân tách có liên quan đến sự hình thành hạt: kiểu phân tách thứ nhất “necking” và kiểu phân tách thứhai “end-pinching”.
Kiểu phân tách thứ hai xảy ra thường xuyên nhất đối với sợi bên ngoài, trong khi kiểu phân tách thứ nhất thường xảy ra hơn đối với sợi bên trong ở các giá trị nhỏ
của Aro. Ba chếđộ phân tách chính: tách bên trong, tách bên ngoài và tách hỗn hợp
đã được đưa ra. Chếđộ tách hỗn hợp xảy ra khi Aro cao kết hợp với giá trị Oh hoặc
Rio thấp hoặc giá trị µ32 cao. Các sợi ngắn với giá trị Aro thấp có xu hướng không tạo ra sự phân tách sau khi co (bài báo trong Phụ lục).
49
CHƯƠNG 4.KẾT LUẬN