Page 141 - 《应用声学》2023年第6期

第 42 卷 第 6 期 舒霞云等： 菲涅尔透镜聚焦声泳打印装置设计及实验研究 1251

表 3 流场模型结构参数 2.2.2 材料黏度对喷印液滴尺寸的影响
Table 3 Maximum acoustic pressure in 根据上述仿真结果，超生发射端的声压设
focus area 置为 2000 Pa，将材料黏度从 100 mPa·s 增加至
500 mPa·s，喷嘴内径保持不变。图 17 为材料黏
参数 a b c e
度对液滴尺寸的影响效果图，仿真发现材料黏度的
尺寸/mm 0.5 0.95 0.5 8.5
变化对液滴尺寸的影响很小。原因是液滴受到的毛
2.2 影响打印效果的主要因素分析
细力与表面张力相关，与黏度无关。图18 为材料黏
2.2.1 声压对喷印液滴尺寸的影响 度对液滴尺寸的影响。
将声压从 0 Pa 逐渐增加至 2000 Pa，观察声压
(a) (b) (c) (d) (e) 1.0
对喷印液滴尺寸的影响。其余参数设置如下：喷嘴
内径为 100 µm，材料动力黏度为 200 mPa·s。仿真
0.8
结果如图 15 所示，声压大小与液滴尺寸呈负相关，
这归因于当声压增加时，液滴受到的声辐射力随之 0.6
增大，克服毛细力所需的重力随之减小。图16 为不
同声压幅值下液滴尺寸变化曲线。 0.4

1.0
0.2
0.1
0.8
100 mPa·s 200 mPa·s 300 mPa·s 400 mPa·s 500 mPa·s
0.6
图 17 黏度对液滴尺寸的影响
Fig. 17 Effect of viscosity on droplet size
0.4
1060
0.2
1055
0.1

(a) 0 Pa (b) 500 Pa (c) 1000 Pa (d) 1500 Pa (e) 2000 Pa 1050
图 15 声压对液滴尺寸的影响 ๯ໟᄰय़/µm 1045
Fig. 15 Effect of acoustic pressure on droplet size
1040
1800
1035
1600
1030
300
0 100 200 ᳫए/(mPa·s) 400 500 600
๯ໟᄰय़/µm 1400 图 18 材料黏度对液滴尺寸的影响

1200
Fig. 18 Effect of material viscosity amplitude on
droplet size
1000
2.2.3 喷嘴内径对喷印液滴尺寸的影响
800 选用内径为 60 µm、80 µm、100 µm、120 µm、
-500 0 500 1000 1500 2000 2500
ܦԍϙ/Pa 140 µm的 5 种喷嘴，探究喷嘴内径对喷印液滴尺寸
的影响。其余参数值如下：声压设置为 2000 Pa，材
图 16 声压幅值对液滴尺寸的影响
Fig. 16 Effect of sound pressure amplitude on 料黏度为 200 mPa·s。图19为不同喷嘴内径下的液
droplet size 滴尺寸。仿真结果表明，当喷嘴内径增大时，液滴直