Abstract
本研究旨在釐清表面張力差異對於液滴碰撞結果的影響。研究方法分為兩部分，實驗部分以印表機噴墨頭技術，產生二顆微尺度的自由液滴，而後在空中進行碰撞，並以高速攝影機觀察碰撞之過程。數值模擬部分以CFDRC自由液面流模組進行數值模擬，以溫差造成表面張力差異，進行兩顆具有不同表面張力的液滴撞擊模擬，並觀察到表面張力差異會造成液滴在拉伸收縮運動中的不對稱，從而影響到液滴的行進方向。溫度較低、表面張力較大的一側，其液滴在拉伸、收縮的速度較快，因此會往溫度較高、表面張力較小的一側包覆，造成液滴行進時會往表面張力較小的一側偏移。此外亦成功以三維網格模擬不同碰撞參數下的液滴撞擊過程並分析其流場變化。液滴撞擊時的偏心程度越大，兩液滴融合所形成的圓盤其旋轉速度也越快，同時圓盤兩側有液滴聚集、各往反方向拉扯，而形成如啞鈴的形狀。若偏心程度過大、拉扯的力量大於表面張力，則液滴會被扯碎。反之若表面張力夠大，則液滴會被拉回圓盤中心，開始進行一邊旋轉、一邊做拉伸、收縮的往復運動。研究成果將有助於瞭解微流體操控系統中，兩種具有表面張力差異的微液滴，如何進行撞擊融合、並進一步混合的機制。以三維網格進行液滴撞擊數值模擬，則有助於瞭解液滴撞擊過程中內部的流場變化細節。