液滴反彈
關(guān)注創(chuàng)建者：琳泓comsol 創(chuàng)建時間：2019-10-14
液滴反彈的實例教程
<p>本篇案例基于COMSOL軟件的兩相流水平集方法，模擬了液滴以一定的初始速度撞擊頂部附著在壁面上的液滴的動態(tài)過程，具體模擬了三種情形：（1）撞擊液滴后發(fā)生融合；（2）撞擊液滴后，未發(fā)生聚結(jié)，出現(xiàn)反彈；（3）撞擊液滴后，先發(fā)生聚結(jié)，后出現(xiàn)反彈。具體模擬結(jié)果如下圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202109/a8999c1e829d4c0fa2f501246026a6b0.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202109/b81a44b1c01e44b8afacfb5c1c939909.gif" alt="Untitled2.gif"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202109/cd253b1425d64619bbf84df7d388418c.gif" alt="Untitled3.gif"></p><p>感興趣的朋友，可下載模型源文件，附件中為三個模型的源文件。也可以加Q進行交流！</p><p><br></p>
展開 基于comsol的超表面液滴撞擊反彈分析 ￥1890
液滴撞擊彈跳.rar
自然界中,超疏水表面由于其特殊的潤濕性而受到極大的關(guān)注。此類表面廣泛存在于植物葉子、昆蟲翅膀、鳥類羽毛及動物皮毛之中,其擁有較大的接觸角和較小的滯后角。液滴能夠在超疏水表面快速彈離的特性與許多工程應(yīng)用息息相關(guān),例如,抗結(jié)冰、滴狀冷凝傳熱和防污等。液滴與固體表面接觸過程中,兩者之間的質(zhì)量、動量和能量交換與液滴同表面的接觸時間密切相關(guān),超疏水表面可使固液接觸時間最小化。液滴在超疏水表面上碰撞時,通常要經(jīng)歷鋪展和回縮階段,彈離，反復(fù)這個過程直到穩(wěn)定與固體表面上。
本文研究了液滴與壁面垂直碰撞的問題，重點關(guān)注液滴在壁面上的反彈現(xiàn)象，采用comsol軟件Level Set方法進行液滴的相界面追蹤，研究了多種工況下的反彈及其數(shù)據(jù)，在此展示了在一定雷諾數(shù)下的液滴與壁面碰撞的過程。
整體流場內(nèi)流速的變化趨勢
液滴高度隨時間變化曲線
模型文件在文中開頭，需要的可以下載，加密文件如需密碼可以私信我。謝謝。
展開 液滴能夠在超疏水表面快速彈離的特性與許多工程應(yīng)用息息相關(guān),例如,抗結(jié)冰、滴狀冷凝傳熱和防污等。液滴與固體表面接觸過程中,兩者之間的質(zhì)量、動量和能量交換與液滴同表面的接觸時間密切相關(guān),超疏水表面可使固液接觸時間最小化。液滴在超疏水表面上碰撞時,通常要經(jīng)歷鋪展和回縮階段,彈離，反復(fù)這個過程直到穩(wěn)定與固體表面上。</p><p><br></p><p> 本文研究了液滴與壁面垂直碰撞的問題 ，壁面是非對稱微結(jié)構(gòu)，，重點關(guān)注液滴在壁面上的反彈后偏移現(xiàn)象，采用comsol軟件Level Set方法進行液滴的相界面追蹤。</p><p><br></p><p><br></p><p>液滴的高度變化</p><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/images/202205/aZD62MF1udXf29kC9o98Tt.png"></p><p>液滴的偏移變化</p><p><img src="https://img.jishulink.com/images/202205/gtSMg56DJ5ee7kmLDaKZiL.png"></p><p><br></p><p><br></p><p><strong>模型文件在文中開頭，需要的可以下載，加密文件如需密碼可以私信我。謝謝。</strong></p><p><br></p>
展開 結(jié)果與分析
下面給出了液滴發(fā)展過程中不同時刻的狀態(tài)圖，包含速度云圖和矢量圖。根據(jù)結(jié)果可以分析液滴運動過程如下：
液滴與平面碰撞后，首先會鋪展開來（t=0.002s）；起初階段由于表面張力小于平鋪的慣性力，因此鋪展加速，速度矢量向外側(cè)，見速度矢量圖。隨著鋪展的繼續(xù)，表面張力的作用逐漸大過鋪展的慣性力，因此鋪展減速直到鋪展動作結(jié)束轉(zhuǎn)為堆積（t=0.0046s），此時液滴的運動近似于逐漸收縮的環(huán)形，速度矢量指向中心；當(dāng)環(huán)形內(nèi)部相融合，液體會在中心區(qū)域向上沖起（t=0.0052s）形成類似于“反向射流”的運動，逐漸發(fā)展成射流破碎（t=0.0062s）；射流頭部為高速區(qū)，最終會把平面上的所有液體拉起，形成液滴的整體反彈（t=0.0144s）。
當(dāng)然這個反彈起來的液滴也會在重力作用下以一定的初速度撞擊到平面上，基本是重復(fù)了上述的過程，但是因為會有能量損失，所以二次撞擊的流動狀態(tài)會有變化。
（平鋪，t=0.002s）
（堆積，t=0.0046s）
（反彈，t=0.0052s）
（破碎，t=0.0062s）
（分離，t=0.0144s）
結(jié)語
本文應(yīng)用FLOW-3D軟件進行了微液滴低速碰撞水平表面的模擬，采用單流體模型，液滴的全部動態(tài)過程包含平鋪、堆積、反彈、破碎以及分離都可以模擬出來，模擬結(jié)果符合理論認識。
參考文獻
[1]L. Rayleigh. On the capillary phenomenon of jets.
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<p>本篇案例基于COMSOL軟件的兩相流水平集方法，模擬了液滴以一定的初始速度撞擊頂部附著在壁面上的液滴的動態(tài)過程，具體模擬了三種情形：（1）撞擊液滴后發(fā)生融合；（2）撞擊液滴后，未發(fā)生聚結(jié)，出現(xiàn)反彈；（3）撞擊液滴后，先發(fā)生聚結(jié)，后出現(xiàn)反彈。具體模擬結(jié)果如下圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202109/a8999c1e829d4c0fa2f501246026a6b0
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當(dāng)然這個反彈起來的液滴也會在重力作用下以一定的初速度撞擊到平面上，基本是重復(fù)了上述的過程，但是因為會有能量損失，所以二次撞擊的流動狀態(tài)會有變化。
