Droplets and jets in microfluidic devices

When immiscible fluids flow in microchannels, monodisperse droplets or jet are obtained depending upon the flow rate of the aqueous phase and the oil phase. In this work, we present experimental data showing that the confinement and the shape of the geometry play a fundamental role. We analyze the stability of the jet in the framework of the lubrication at low Reynolds number. In cylindrical geometry, we relate the transition between the droplets regime and the jet regime to the absolute/convective transition of the Rayleigh Plateau instability and reach a remarkable agreement with the data. In rectangular geometry, we follow the same analysis and point out the existence of an absolutely stable bidimensional jet.

RésuméLorsque des fluides non-miscibles coulent dans des microcanaux, des gouttes monodisperses ou des jets sont produits selon les débits de fluides injectés. Dans ce travail, nous présentons des résultats expérimentaux montrant que le confinement et la forme des canaux jouent un rle fondamental. Nous analysons la stabilité de l'coulement dans le cadre de l'approximation de la lubrification à faible nombre de Reynolds. En géométrie cylindrique, nous relions la transition entre le régime de goutte et le régime de jet à la nature de l'instabilité de Rayleigh Plateau (absolue ou convectée). En géométrie rectangulaire, nous mettons en évidence l'existence de jet bidimensionnel absolument stable.