Skip to main content
x

Kết quả nghiên cứu mới của Đại học Tôn Đức Thắng trên tạp chí ngoại hạng

Đại học Tôn Đức Thắng (TDTU) trân trọng giới thiệu tới toàn thể quý thày cô và các anh chị sinh viên một kết quả nghiên cứu mới vừa được xuất bản. Công trình có tựa đề “Deformation and breakup of a double-core compound droplet in an axisymmetric channel” (tạm dịch là “Biến dạng và phân tách của một giọt hợp chất lõi kép trong một dòng chảy ngoài hẹp đối xứng”).

Công trình này được công bố trên các trang từ 796 đến 810, Tập 135 của Tạp chí nổi tiếng “International Journal of Heat and Mass Transfer” do Nhà xuất bản Elsevier phát hành. Đây là tạp chí thuộc danh mục ISI với hệ số ảnh hưởng (IF) là 3.891 (theo Journal Citation Report – Clarivate, USA) và chỉ số Hirsch (H-index) là 163 (theo Scimago Journal & Country Ranking, Spain). Theo hệ thống xếp hạng tạp chí của TDTU thì tạp chí này được xếp là tạp chí ngoại hạng thuộc chuyên ngành hẹp “Fluid flow and transfer processes”.

Trong những năm gần đây, các giọt lưu chất đa thành phần (giọt hợp chất) (*) đã và đang thu hút sự chú ý của giới khoa học do ứng dụng rộng rãi của chúng trong nhiều lĩnh vực quan trọng như mỹ phẩm, dược phẩm, công nghệ sinh học, chế biến thực phẩm, vi lỏng, cấu trúc xốp, v.v… Các giọt này có thể được tạo ra bằng cách sử dụng thiết bị chữ T (T-junction), thiết bị dòng song song hoặc thông qua quá trình đồng nhất. Tùy vào ứng dụng mà các giọt hợp chất này có thể tồn tại ở dạng đơn nhân hoặc đa nhân. Không giống như cấu trúc đơn nhân, cấu trúc đa nhân có thể tồn tại ở nhiều hình dạng khác nhau; ví dụ: một giọt đa nhân gồm nhiều giọt lồng vào nhau, giọt đa nhân chứa nhiều giọt đơn nhân độc lập, …. Khi các giọt này được mang đi bởi một dòng chảy ngoài, chúng sẽ bị biến dạng hoặc/và phân tách thành những giọt nhỏ hơn. Rõ ràng, việc hiểu rõ cơ chế biến đổi của giọt hợp chất có vai trò cực kì quan trọng trong việc quản lí, phát triển và mở rộng ứng dụng của chúng.

Đã có rất nhiều nghiên cứu về sự biến dạng, sự phân tách, động lực học của giọt hợp chất. Tuy nhiên, các công trình này chỉ đề cập đến giọt hợp chất có một giọt ở bên trong hoặc nghiên cứu ở miền không phân tách. Gần đây, các công trình nghiên cứu của Nhóm tác giả đã đề cập đến sự biến dạng và phân tách của giọt hợp chất đa nhân trong một dòng chảy trượt đơn thuần. Tuy nhiên, nghiên cứu đó chỉ đề cập đến trường hợp dòng chảy trượt được tạo ra bởi việc dịch chuyển biên dưới và biên trên theo chiều ngược nhau. Khi đó, tốc độ trượt sẽ giảm từ ngoài vào trong của dòng chảy. Ở bài báo này, Nhóm tác giả trình bày về sự biến dạng và phân tách của giọt hợp chất dưới tác động của dòng chảy ngoài với tốc độ cắt của dòng tăng theo hướng từ ngoài biên vào trung tâm trong một kênh dẫn đối xứng.

Đóng góp chính của bài báo này là bằng mô phỏng số, Nhóm nghiên cứu đã cho thấy một cách chi tiết về sự biến dạng và quá trình chuyển chế độ từ biến dạng sang phân tách của các giọt hợp chất đa nhân trong một dòng chảy ngoài hẹp đối xứng và ảnh hưởng của các tham số khác nhau đến tính lưu biến học của giọt hợp chất. Cụ thể, kết quả mô phỏng chỉ ra rằng giọt hợp chất có thể bị biến dạng hữu hạn hoặc bị phân tách hoàn toàn tùy điều kiện dòng chảy. Ở chế độ biến dạng hữu hạn, giọt bên trong chỉ dịch chuyển ra khỏi tâm của giọt hợp chất rồi sau đó lại quay trở lại và sẽ ở lại đó mãi mãi. Ngược lại, ở chế độ phân tách, giọt bên trong sau khi dịch chuyển một chút về tâm giọt quay ngược lại và tiếp tục giữ hướng dịch chuyển xa tâm trong khi giọt bên ngoài vẫn đang bị kéo dãn, kết quả làm cho giọt hợp chất bị phân tách. Quá trình chuyển từ chế độ này sang chế độ kia xảy ra khi hệ số mao dẫn thay đổi trong khoảng từ 0.004–0.1, tỉ số kích thước kênh dẫn thay đổi trong khoảng 0.5–1.4 hoặc tỷ số giữa bán kính của giọt bên ngoài so với kích thước kênh dẫn thay đổi trong khoảng 0.3–0.9. Việc thay đổi số Reynold (từ 0.01 đến 1.0), tỷ lệ sức căng bề mặt (từ 0.25 đến 4.0) hoặc vị trí của giọt bên trong không gây ra bất cứ sự chuyển chế độ nào. Ngoài ra, bài báo còn trình bày ảnh hưởng của tỷ số độ nhớt động học tới quá trình chuyển chế độ cũng như đề xuất một sơ đồ pha thể hiện các chế độ phân tách và không phân tách phụ thuộc vào hệ số mao dẫn và kích thước của giọt hợp chất.

image001.png
Hình chụp thứ hạng của  “ International Journal of Heat and Mass Transfer” trên trang của SJR

 

Tác giả chính bài báo là TS. Vũ Trí Viễn, Giảng viên Khoa điện-điện tử TDTU. Công trình này là kết quả của quá trình hợp tác nghiên cứu lâu dài và kỹ lưỡng của Nhóm tác giả.

 

image002.png
Hình bài báo trên tạp chí International Journal of Heat and Mass Transfer

 

__________

(*) Các giọt hợp chất là các giọt lưu chất bao gồm một hoặc nhiều giọt bên trong được bao bọc bởi một giọt khác, nó lơ lửng trong lưu chất thứ ba.