comsol水平固體表面液滴熱毛細遷移


1理論依據:

液滴表面張力隨著溫度的升高而降低,所以在非均勻溫度分布的表面,液滴表面會產生表面張力梯度(Marangoni效應),液滴會向表面張力大的地方移動。

2幾何模型


blob.png

上圖所示,在長W=10mm,寬H=1.5mm的長方形內,內部充滿空氣,一個小圓柱帽型液滴L=0.55mm鋪展在光滑以及化學成分一致的固體表面。底部表面為非均勻溫度分布表面。考慮影響因素:液滴受熱毛細力的作用發生移動,主要模擬出液滴內部及周圍流場分布變化過程,液滴界面的溫度分布,移動過程中前進角和后腿角的變化。并且考慮液滴的變形。

3結果與分析

分別計算了兩篇文獻(A和B)中的兩個模型:

文獻:《A numerical study of thermo capillary migration of   a small liquid droplet on   a horizontal solid surface》

文獻:《Numerical investigation of the thermo capillary actuation behavior of a droplet in a micro channel》

兩篇文獻的溫度場結果不同之處在于邊界條件設置不同,實際仿真中需要貼合實際的物理過程。對于流場的不同文獻A是封閉式結構,文獻2是開放式式結構。

文獻A結果  

blob.pngt=0.02

blob.pngt=0.5

blob.pngt=1

圖1 溫度場:

blob.pngt=0.01

blob.png

圖2 流場(流線大小控制):

 

面箭頭:

blob.png

文獻B結果:

blob.pngt=0.01

圖3 溫度場(等溫線)


blob.png

                                  t=0.01

圖4 流場(流線大小控制)

 

 


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