不同推板速度對噴流系統的影響

於許多的條件中，先行探討推板速度對噴流系統的影響。研究中 三種不同的推擠速度來進行研究，分別為 40 m/s、80 m/s 及 120 m/s。

由於在不同的推擠速度下，使用相同推擠時間來進行數據的統計很難 作為一個良好的比較基準。因此採用推板推擠至相同位置時來當作比 較的基準點。於噴流模擬進行中，將噴流過程分為 8 個 steps，每個 step 推板皆移動固定的距離。當推板移動至固定位置後及進行數據的 統計。於液滴自然飛行的部份，則是選取推板推至第 8 個 step 為基準 點，再額外統計 40 ps，於每 10 ps 觀察液滴飛行的特性。高分子溶液 的初始溫度設為 300 K，於噴流開始進行時便不再進行控溫。噴嘴溫 度則始終固定為 350 K。

圖 5-8 至圖 5-10 分別為三種不同的推板速度的噴流過程瞬時圖。

圖 5-8 為推板速度為 40 m/s 下的噴流系統。可以發現推板推至 step 3 後噴嘴內部溶液，包括於噴嘴前段的兩條聚氧乙烯被擠至噴嘴口的位 置。於 step 4 後則開始有高分子溶液開始被擠出噴嘴口。從 step 5 可

發現溶液因推擠造成溫度快速升高，開始產生溶劑揮發的現象。後半

圖 5-8 噴嘴溫度 350 K，推擠速度 40 m/s 之噴流瞬時圖

圖 5-9 噴嘴溫度 350 K，推擠速度 80 m/s 之噴流瞬時圖

圖 5-10 噴嘴溫度 350 K，推擠速度 120 m/s 之噴流瞬時圖

由前面的瞬時圖可發現到，推擠速度為 40 m/s 溶液容易吸附在

nm)產生了兩個相對極大值，於收縮區裡(Z = 7.5 nm)也有一小高峰產

圖 5-11 推板推至相同位置(step 4)，不同推板速度之二維密度分佈圖

圖 5-12 推板推至相同位置(step 4)，不同推板速度之線性密度分佈圖

圖 5-13 推板推至相同位置(step 6)，不同推板速度的二維密度分佈圖

圖 5-14 推板推至相同位置(step 6)，不同推板速度之線性密度分佈圖

圖 5-15 推板推至相同位置( step 8)，不同推板速度之二維密度分佈圖

圖 5-16 推板推至相同位置(step 8)，不同推板速之線性密度分佈圖

圖 5-17 推板推至相同位置( step 4)，不同推板速度之二維壓力分佈圖

圖 5-18 推板推至相同位置(step 4)，不同推板速之線性壓力分佈圖

圖 5-19 推板推至相同位置( step 6)，不同推板速度之二維壓力分佈圖

圖 5-20 推板推至相同位置(step 6)，不同推板速之線性壓力分佈圖

圖 5-21 推板推至相同位置( step 8)，不同推板速度之二維壓力分佈圖

圖 5-22 推板推至相同位置(step 8)，不同推板速之線性壓力分佈圖

對噴流過程進行了一系列的討論後，再進一步針對溶液噴完後，

液滴的自然飛行行為來進行討論。以溶液用盡的時刻，即為推板推至 step 8 時做為基準點再統計 40 ps，每 10 ps 觀察液滴飛行的特性。圖 5-23 為推板速度 40 m/s 的液滴自然飛行行為瞬時圖，可看出於溶液 噴完後，高分子溶液沒有足夠的驅動力突破金原子的吸引力。大部分 都聚集於噴嘴出口處，並沒有向前飛行的趨勢。即使到最後於 184 ps 時液柱產生斷裂所行成的液滴也沒有足夠的驅動力向前移動。

圖 5-24 為推板速度 80 m/s 的液滴自然飛行行為瞬時圖，可觀察 到溶液用盡後前半段液柱產生斷裂，且由於聚氧乙烯具有親水性的特 性，因此於噴出的六條聚氧乙烯聚集附近的水分子行成液滴，並隨著 時間逐漸往前飛行。於噴流進行 112 ps 時，液滴約飛行至 50 nm 的位 置。推板速度為 120 m/s 的溶液飛行過程(圖 5-25)則與 80 m/s 情形的 非常相近，皆是前段液柱產生斷裂，噴出的六條聚氧乙烯因親水性聚 集水分子行成液滴。由於推板速度較快，所給與的軸向驅動力也隨之 增加，造成液滴飛行距離也比 80 m/s 與 40 m/s 兩種情形來的遠。最 後於 88 ps 時液滴約飛行至 70 nm 的位置。

圖 5-23 推擠速度 40 m/s 於溶液用盡後液滴自然飛行瞬時圖

圖 5-24 推擠速度 80 m/s 於溶液用盡後液滴自然飛行瞬時圖

圖 5-25 推擠速度 120 m/s 於溶液用盡後液滴自然飛行瞬時圖

圖 5-26 不同推擠速度下的液滴自然飛行瞬時圖