液滴撞擊的案例
COMSOL液滴撞擊壁面仿真 ￥600
本篇文檔基于COMSOL軟件中的LEVEL SET模塊對液滴撞擊壁面的三種情形進行了仿真，分別是：1、液滴撞擊壁面變形后附著在壁面上；2、液滴撞擊壁面變形后發生反彈脫離壁面；3、液滴撞擊后在壁面發生鋪展。
效果展示如下：
三個模型分別考慮了撞擊壁面的不同特性，基于此模型后續可以作更加深入的研究和分析，如想詳細了解模型，請下載附件！也可以加我Q，歡迎交流
液滴撞擊液滴的融合、聚結和反彈過程仿真 ￥800
<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過程，具體模擬了三種情形：（1）撞擊液滴后發生融合；（2）撞擊液滴后，未發生聚結，出現反彈；（3）撞擊液滴后，先發生聚結，后出現反彈。具體模擬結果如下圖所示：</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 Fluent 模擬液滴撞擊壁面 3D ￥30
fluent 模擬mm級別液滴撞擊壁面
VOF 和level-set 方法
包括case 和 data 文件
droplet_on_surface.avi
COMSOL-液滴撞擊 ￥50
本案例模擬的是液滴撞擊粗糙固體表面的過程。主要用到的物理場是兩相流水平集，目前應用比較廣的相界面追蹤方法主要有 VOF（volume of fluid）法、LBM（Lattice Boltzmann）法、PIC（Particle In Cell）法、MAC（Marker And Cell）法、Phase field 和 Level set 法等，具體優缺點如表所示。流動的計算域模型如圖所示，模型為2D，整個的流動過程為等溫、層流及不可壓縮流動。
S1：啟動 comsol 5.5
點擊模型向導，在空間維度內選擇二維；
展開流體流動中多相流，選擇兩相流，水平集（層流）；
單擊包含相初始化的瞬態研究；
單擊完成。
S2：材料
從材料庫中添加水和空氣；
圓形區域定義為水計算域，其他為空氣域；
S3：層流
單擊層流，物理模型中選擇包含重力；
添加壓力點約束，在點選擇內任取一點即可，并選擇靜水壓力補償；
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用息息相關,例如,抗結冰、滴狀冷凝傳熱和防污等。液滴與固體表面接觸過程中,兩者之間的質量、動量和能量交換與液滴同表面的接觸時間密切相關,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,通常要經歷鋪展和回縮階段,彈離，反復這個過程直到穩定與固體表面上。
本文研究了液滴與壁面垂直碰撞的問題，重點關注液滴在壁面上的反彈現象，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據，在此展示了在一定雷諾數下的液滴與壁面碰撞的過程。
整體流場內流速的變化趨勢
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 躍動的靈魂——超疏水表面液滴彈跳(轉載)
[2]
圖 5 Trampolining現象[2]
這種奇怪的現象其實是來自于液滴表面的快速氣化。抽真空時，液滴底部的水蒸氣受空氣阻攔難以抽出，導致底部壓力逐漸增大，到達臨界值后液滴脫離表面開始彈跳。
Trampolining這一神奇的現象，為防冰/除冰研究提供了新的思路，如果能將實驗室條件拓寬到工業應用中，將產生重大的價值。
4.“旋轉”彈跳 (gyrating)
“旋轉”彈跳(gyrating)顧名思義，是指液滴在撞擊表面后在法向快速旋轉，同時脫離表面的現象（圖 6）。
圖 6 Gyrating現象
清華大學馮西橋教授和中科院宋延林研究員合作開展了液滴“旋轉”彈跳(gyrating)的研究，于2019年在Nature Communication上發表了相關成果[3]。研究發現，液滴在撞擊異質表面后，由于粘附力不同，液滴在收縮過程中各向受力相異，在法向產生加速度，造成液滴快速旋轉（圖 7），最高轉速可到7300rpm。這種神奇的自發旋轉現象，有望在能源（高速馬達）領域展開應用。同時，該研究啟發了后續學者通過表面設計實現液滴運動控制的思路。
圖 7 均質和異質表面液滴撞擊動力學過程[3]
參考文獻：
1. Liu, Y.; Moevius, L.; Xu, X.; Qian, T.; Yeomans, J.
展開 基于comsol兩相流固耦合的泡泡撞擊平板仿真 ￥760
</p><p> 該模型可以用來研究平板受液體沖擊、氣泡在液體中的運動、液滴對平板的親水疏水分析等方向。</p><p> 本案例描述了油液兩相溶液中，一個油泡再水中不斷上升最后撞擊平板。</p><p> 在案例中求解了油液兩相流場，平板的應力和變形，以及油泡最終和平板的浸潤情況。</p><p> 詳見以下動圖：</p><p> 油泡撞擊平板</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/202005/d85573486c414aee97257d28a4ccf404.gif" title="液滴撞擊平板-2.gif" alt="液滴撞擊平板-2.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202005/d85573486c414aee97257d28a4ccf404.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202005/d85573486c414aee97257d28a4ccf404.gif?
展開 ：利用對稱性破缺抑制衛星液滴取得突破
當雨滴撞擊到不同的固體表面時，會發生形態各異的鋪展和回縮行為。精準的控制液滴的動態行為在噴墨打印、定向輸運、自組裝與能量收集等領域具有重要的意義。液滴撞擊到超疏水表面的回彈行為已經被人們關注了數十年，這一過程中液滴一般會破裂產生衛星液滴。通過表面微結構和浸潤性雖可以調控液滴的鋪展和回縮行為，但是在此過程中通常伴隨著衛星液滴的產生，這些衛星液滴是由失穩導致主液滴破裂產生的。衛星液滴的產生對于噴墨打印、自組裝、定向輸運與能量收集等應用都具有較大的影響。盡管目前液滴操控已經取得重要的進展，但是如何精確控制衛星液滴仍然是一個挑戰。
在液滴撞擊到固體表面的過程中，最常見的失穩現象之一是液滴回縮階段的Plateau-Rayleigh失穩：液滴收縮過程中邊緣的液體發生向內運動并產生向上的液柱，液柱將過度拉長，最終在輕微擾動下分裂成衛星液滴。由于液滴的快速收縮和液滴內部的速度梯度，使得液滴在固體表面回彈時的Plateau-Rayleigh不穩定性難以控制。近日，中國科學院化學研究所的宋延林研究員團隊研究發現:通過在固體表面構筑非對稱浸潤性圖案來打破液滴回縮過程的對稱性，能夠抑制Plateau-Rayleigh不穩定性，在抑制液滴拉長的同時使液滴回彈過程中不產生衛星液滴。基于這一結果，水滴能量利用率得到了顯著提高，水力發電效率可提高36.5%。這一成果發表在最新一期的Nature Communications （Nat. Commun., 2021, 12, 6899）上。
展開 基于comsol的非對稱超表面液滴撞擊反彈偏移分析 ￥3800
液滴能夠在超疏水表面快速彈離的特性與許多工程應用息息相關,例如,抗結冰、滴狀冷凝傳熱和防污等。液滴與固體表面接觸過程中,兩者之間的質量、動量和能量交換與液滴同表面的接觸時間密切相關,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,通常要經歷鋪展和回縮階段,彈離，反復這個過程直到穩定與固體表面上。</p><p><br></p><p> 本文研究了液滴與壁面垂直碰撞的問題 ，壁面是非對稱微結構，，重點關注液滴在壁面上的反彈后偏移現象，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 LS_dyna sph案例集錦
鳥撞發動機葉片模擬
鳥撞復合材料模擬
液滴撞擊pmma動態模擬
鋁合金超高速碰撞模擬
多股水射流侵切巖石模擬
高低位水卸流模擬
卸洪模擬
輥筒鎮壓種子入土模擬
水射流輔助切割巖石模擬
展開 基于部分浸潤效應的歐拉壁膜流動形態演變模擬仿真
壁膜是由液滴撞擊到固體壁面上形成的。液滴撞擊壁面后的情況有以下四種：
l 附著(stick)：液滴以很小的動能撞擊壁面并近似保持球形；
l 反彈(rebound)：液滴改變速度，相對完整地離開壁面；
l 鋪展(spread)：液滴以中等動能撞擊壁面并鋪展為壁膜；
l 飛濺(splash)：液滴的一部分留在壁膜中，另一部分以一些更小尺寸的小液滴離開壁面。
薄膜假設：壁膜厚度遠小于壁面的曲率半徑，壁膜在厚度上的屬性是一致的，且壁膜流動平行于壁面。
基于以上假設下的壁膜模型分為基于場的歐拉壁膜模型和基于粒子的拉格朗日壁膜模型。本文采用歐拉壁膜模型。
▲ 圖1. 壁膜模型示意圖
▲ 圖2. 液滴與壁面相互作用決策圖
歐拉壁膜的質量、動量、能量守恒
質量守恒
等式左邊：非穩態項和對流項；
等式右邊：單位面積下的質量源項，如液滴收集、壁膜分離、壁膜脫落、相變等行為下，需更新壁膜質量源項。
展開 
基于部分浸潤效應的歐拉壁膜流動形態演變模擬仿真
壁膜是由液滴撞擊到固體壁面上形成的。液滴撞擊壁面后的情況有以下四種：
■ 附著(stick)：液滴以很小的動能撞擊壁面并近似保持球形；
■ 反彈(rebound)：液滴改變速度，相對完整地離開壁面；
■ 鋪展(spread)：液滴以中等動能撞擊壁面并鋪展為壁膜；
■ 飛濺(splash)：液滴的一部分留在壁膜中，另一部分以一些更小尺寸的小液滴離開壁面。
薄膜假設：壁膜厚度遠小于壁面的曲率半徑，壁膜在厚度上的屬性是一致的，且壁膜流動平行于壁面。
基于以上假設下的壁膜模型分為基于場的歐拉壁膜模型和基于粒子的拉格朗日壁膜模型。本文采用歐拉壁膜模型。
▲ 圖1. 壁膜模型示意圖
▲ 圖2.
展開 基于計算機仿真解決鋁冶煉裝置中SO2洗滌塔（脫硫塔）問題
試驗表明，在所需的高氣體流量條件下，除霧器無法完全去除氣流中的細霧和液滴。從而導致潛在的酸性液滴被排放到大氣中。工程師們使用CFD仿真洗滌塔的運行過程，發現吸收塔中氣體明顯分布不均。這與塔和進氣管道的幾何形狀有很大關系。在下一步的CFD工作中，工程師們（包括Hoogovens和Koch的工程師）評估了其他幾個塔和管道設計方案，并選擇了一個能以最低的費用解決氣體分布不均勻問題的設計方案。
由Hoogovens技術服務公司設計和安裝，用于鋁冶煉廠的脫硫塔由兩個51英尺、直徑6英寸的不銹鋼立式吸收塔組成，該吸收塔逆氣流噴射硫酸鈉/碳酸鈉溶液。氣體與溶液接觸后，通過除霧器除去氣流中殘余的細霧和液滴。本應用中使用的FLEXICHEVRON?除霧器由Koch-Glitsch旗下分公司KochOtto York生產。該除霧器由一組旋轉葉片組成，這些葉片迫使氣體改變運動方向，然后利用慣性使液滴撞擊葉片，從而在氣流中去除這些液滴。這些除霧器基本上（99%以上）可以收集直徑為8至40微米之間的顆粒，這最終取決于設計參數。
圖1：洗滌塔圖像
水氣攜帶問題
根據除霧器規定，通過每個吸收塔（共兩個吸收塔）的正常氣體流量應為1,099,600 ACFM（每分鐘立方英尺的實際流量）。
當其中一個吸收塔不運作時，則指定單個吸收塔處理2,034,870 ACFM。在空氣/水試運行期間，目測水氣流量為1,300,000 ACFM，遠低于單臺機組運行的規定設計條件。
Hoogovens要求邀請除霧器制造商來幫助解決問題。需要注意的是，只有當速度保持在或低于其設計極限時（在這種情況下氣體流速為每秒17-18英尺），除霧器才能有效地去除液滴。
展開 ASML科普，EUV光刻機的奇跡之路
今天，我們從美國采購了一些關鍵的 EUV 模塊，例如用于光源的液滴發生器以及傳感器、分劃板處理器和平臺，以及來自德國的其他模塊，例如我們的蔡司光學器件和通快用于 EUV 源的激光器，我們與世界各地的公司和機構合作，繼續研發下一代 EUV 機器。作為事物中心的系統架構師，ASML 成功地建立和動員了一個全球生態系統，以將許多人認為不可能的技術工業化。我們現在滿懷信心地將其用于大批量生產。
