電噴流在無黏性介質中之線性穩定性分析

Electrohydrodynamic instability of a liquid round jet in inviscid medium

施經緯(Ching-Wei Shih)

指導教授 ： 陳發林

國立臺灣大學/工學院/應用力學研究所/碩士(2009年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2009.02468

摘要

電噴流已廣泛被應用在各種科技產品中，如利用電紡技術製造奈米絲、利用封裝技術製造微粒膠囊等，均為電噴流在生活上的應用。然而流體經由注射管口噴入空氣中時，必然會受外界擾動產生不穩定而破裂。欲瞭解電噴流內部各種物理機制的影響，則必須藉由分析其不穩定性方能得知。
本研究之主要目的，乃是利用標準的線性穩定性分析方法來研究帶電液體噴流（charged liquid jet）的不穩定特性，並分別討論各種物理機制對於噴流不穩定性的影響，最後再與前人的實驗數據進行比對。而，藉由本理論模型，本研究可描述實驗上所觀測到之現象背後的物理機制，並進一步提供應用工程師在技術改良上的參考依據。
研究結果顯示：在通電予噴流後，其不穩定性將較未通電時來得更強，其中螺旋模態（helical mode）的不穩定性更比其他模態來得容易發生；另外，空氣阻力對於噴流的影響則依流體與空氣的密度比而在程度上有所不同。這樣的結果也與前人的實驗相符。因此，對於電噴流的不穩定行為，本文之理論模型已可提供適當的描述。

關鍵字

流體穩定學 ； 電流體力學 ； 電噴流 ； 帶電噴流

並列摘要

無資料

並列關鍵字

electrohydrodynamics instability ； electrical jet ； charged liquid jet

參考文獻

[1] L. Rayleigh, “On the instability of jets”, Proc. London Math. Soc. 10 (1879) 4-12.

[2] S. P. Lin and J. N. Chen, “Role played by the interfacial shear in the instability mechanism of a viscous liquid jet surrounded by a viscous gas in a pipe”, J. Fluid Mech. 376 (1998) 37-51.

[4] A. C. Ruo, F. Chen and M. H. Chang, “On the nonaxisymmetric instability of round liquid jets”, Phys. Fluids 20 (2008) 062105-062105-6.

[5] A. C. Ruo, F. Chen and M. H. Chang, “Linear instability of compound jets with nonaxisymmetric disturbances”, Phys. Fluids 21 (2009) 012101-012101-14.

[6] J. R. Melcher and G. I. Taylor, “Electrohydrodynamics: A review of the role of interfacial shear stresses”, Annu. Rev. Fluid Mech. 1 (1969) 111-147.