相對(duì)氣 / 液兩相微分散流型，液 / 液兩相在微通道內(nèi)的流型相對(duì)簡(jiǎn)單，有關(guān)報(bào)道也相對(duì)集中。

Thorsen 等 [1] 首先嘗試了在 T 形微通道中采用錯(cuò)流剪切的方法制備單分散液滴。研究者指出，在微通道中，雖然流體的流動(dòng)處于低雷諾數(shù)的狀態(tài)，但是由于兩相流體的界面不是靜止的，流動(dòng)仍然是非線性的，會(huì)造成相分散。

液滴的形成主要將通過(guò)界面張力和連續(xù)相剪切力的競(jìng)爭(zhēng)決定。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)改變油相和水相的壓力來(lái)控制所形成液滴和液柱的尺寸和頻率，并且可以將液滴在通道中的分散狀態(tài)在較大范圍內(nèi)調(diào)控。圖 1為研究者給出的液 / 液兩相流型。

由圖可以看出，當(dāng)水相壓力低于油相壓力時(shí)，會(huì)形成分散的液滴；當(dāng)固定油相壓力，增大水相壓力時(shí)，會(huì)出現(xiàn)有序的連續(xù)液滴流；而當(dāng)水相壓力大于油相壓力時(shí)，會(huì)形成有序的液柱分散流。

在實(shí)驗(yàn)條件下，兩相流可以呈現(xiàn)出液滴 / 液柱單層分散、液滴 Z 字形排布、珍珠鏈狀串聯(lián)和液滴多層排布等多種復(fù)雜而又非常有規(guī)則的流型分布，這與宏觀通道中液 / 液兩相分散行為有著很大的區(qū)別。

隨后，徐建鴻 [2] 在 T 形微通道內(nèi)采用正辛烷 /0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）SDS 水溶液為實(shí)驗(yàn)體系，通過(guò)利用垂直流剪切方向研究?jī)上嗔髁繉?duì)于兩相流型的影響，在較寬的操作范圍內(nèi)給出了液 / 液兩相微分散流型。結(jié)果如圖2所示。

當(dāng)水相流量較小而油相流量較大，也就是 Q_w/Q_o 值較小時(shí)，油水兩相呈平行層流。形成的主要原因在于垂直通道內(nèi)水相流動(dòng)產(chǎn)生的剪切力很小，無(wú)法將油相破碎成分散的液柱，兩相沿著通道呈平行流動(dòng)；Q_w/Q_o 值增大到一定程度后，垂直通道內(nèi)水相流動(dòng)產(chǎn)生的剪切力可以將油相破碎，由于油相尺寸大于通道尺寸，形成了規(guī)則的油柱分散流；進(jìn)一步增大 Q_w/Q_o 時(shí)，便能形成鵝卵石狀和液滴分散流。

對(duì)比宏觀通道，微尺度條件下兩相流呈現(xiàn)出更為復(fù)雜而又非常規(guī)則的變化。兩相流型變化主要是由連續(xù)相流動(dòng)產(chǎn)生的黏性剪切力大小決定的。當(dāng)連續(xù)相剪切力較小時(shí)，只能形成兩相平行層流或液柱分散流，而當(dāng)連續(xù)相剪切力較大時(shí)，連續(xù)相能將分散相剪切形成規(guī)則的液滴分散流。

由上述報(bào)道可以看出，對(duì)于微通道內(nèi)液 / 液兩相流動(dòng)，相對(duì)于氣 / 液流動(dòng)，其流型變化還是簡(jiǎn)單很多，主要有兩相層流流動(dòng)、液滴流和流柱流等三種。其流型變化簡(jiǎn)單的一個(gè)主要原因是由于液 / 液體系的作用力與氣 / 液體系還是有很大的不同，更為關(guān)鍵的是液 / 液體系的不可壓縮性，壓力變化對(duì)其影響很小，且液 / 液分散體系的穩(wěn)定性也較氣 / 液體系好，因此其流型變化相對(duì)較少。

Wang 等 [3] 最近對(duì)微通道內(nèi)液 / 液體系流型進(jìn)行了較為全面的分析，給出了主要的流型示意圖，如圖 3所示。當(dāng)然，即便是簡(jiǎn)單的流型，若分散體系特殊或者微通道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也會(huì)對(duì)流型產(chǎn)生重要的影響，因此，與氣 / 液體系流型劃分一樣，研究者還需要針對(duì)體系性質(zhì)、幾何結(jié)構(gòu)以及分散方法等開展分析，以得到較為可靠的流型劃分。

參考文獻(xiàn)：

[1] Thorsen T, Roberts R W, Arnold F H, Quake S R. Dynamic pattern formation in a vesiclegenerating microflfl uidic device[J]. Phys Rev Lett, 2001, 86:4163-4166.