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基于COMSOL Mutiphysics，本文分別建立了“接觸角（表面潤濕性）梯度”和“曲率半徑差異”導致液滴自輸運現象的模型。其中對“接觸角（表面潤濕性）梯度”導致的液滴自輸運現象建立了二維和三維模型，“曲率半徑差異”導致液滴的自輸運現象的模型則是對參考文獻《錐形微通道內液滴自輸運特性及力學驅動機制研究》[1]所進行的基本復現。

本案例展示了在通道中的液滴分散破碎過程，仿真結果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202301/6bf0fc26286b4ab697ff5956744eb5d6.gif" alt="Untitled2.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>未形成連續分散的液滴</strong

COMSOL淺談液滴的自輸運（定向運輸、自發運移）作者：極度喜歡上課一、引言液滴自輸運（定向運輸、自發運移）是指液滴自主運動的現象，是微流控領域的一個熱門方向。其中“表面張力”就是一種導致液滴自輸運的重要因素，具體的其實是液滴表面形成“表面張力梯度”，也就是不均勻的表面張力，進而導致液滴的自輸運。

點擊藍字 關注我們 comsol噴墨液滴仿真

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。

</p><p><img src="https://img.jishulink.com/201908/imgs/d21db489ed6a4b609620e419ffa9b0ed.gif"></p><p><br></p><p>本次模型計算結果展示了電潤濕操作過程中幾個典型的動作：</p><p>1、拉伸液滴</p><p>2、分離液滴</p><p>3、搬運液滴</p><p>4、合并液滴</p><p>5、撕裂液滴

&nbsp;&nbsp;通過操作凹槽，將該液滴與另一個指定液滴進行碰撞和混合。當然操作的方式不僅限于凹槽運動，還有電潤濕等等。</p><p><br></p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;此次計算了一個模型為凹槽運輸模型，使用comsol的動網格，兩相流、層流以及稀物質擴散耦合，計算了運輸過程，碰撞過程和混合過程中的流場、濃度場的變化過程。

當時間遠大于弛豫時間時，黏彈性絲由幾乎呈球形的液滴組成，這些液滴由指數級變細的線連接。我們還可以看到，當黏度特別低或表面張力特別高時，會在串珠結構中形成衛星液滴（需要使用更細的網格運行模型才能看到它們）。沒有衛星液滴(右)和有衛星液滴(左)的黏彈性流體細絲。

在分散相和連續相之間，以及在分散相中的氣泡、液滴和顆粒之間引入相互作用是完全可能的。這些相互作用可以在湍流模型模擬的湍流中產生。氣泡流、混合物流和歐拉-拉格朗日多相流模型可以與 COMSOL Multiphysics 中的所有湍流模型結合使用。Euler-Euler 多相流模型僅被預定義為具有可實現性約束的標準 k-e 湍流模型。

液面狀態 中軸面上的流動狀態（速度）WAVE模型適合We數大于100的情況，慣性力遠大于表面張力，液滴在高速的氣動力作用下發生破碎。

射流霧化ANSYS CFD仿真機理02“射流噴霧”過程中會同時發生初級和次級破碎現象；初級破碎指液體射流發生變形并形成大系帶的現象。接著在次級破碎過程中，系帶會進一步破碎成液滴。

利用三維大渦模擬(large eddy simulation)和顯示VOF兩相流模擬結合的方法對初始霧化產生的單個大液滴進行二次霧化(secondary atomization)研究。結果表明，隨Weber數增大，液滴破碎從剪切破碎逐漸轉變為爆炸式破碎方式，破碎產生的液滴尺寸有明顯的減小(圖5)。

渦輪葉片顆粒流仿真案例二：重力塔液滴冷卻優化某化工廠采用重力塔進行工藝液體的冷卻處理，通過ParticlePro模塊所采用的歐拉-拉格朗日顆粒追蹤模型以及可壓縮模型對重力塔中液滴過程進行了數值模擬分析，數值模擬過程中考慮了液滴換熱效果。應用該模擬模塊的拉格朗日粒子追蹤功能，模擬單個液滴在塔內的運動軌跡，包括液滴在重力、浮力、阻力、湍流作用下的上升、碰撞、蒸發等過程。

湍流模型和界面捕捉是研究射流破碎和霧化的關鍵。湍流模型能有效描述流態湍流狀態；界面捕捉方法可以有效捕捉精細的破碎霧化結構，尤其是一次霧化及液體結構的復雜運動，并獲得霧化發展過程。

由于氣泡的聚結和破碎，氣泡尺寸可能不斷變化。在STAR-CCM+ 中，使用動量的SGamma方法來研究離散的二相流中的顆粒尺寸分布。?對于破碎，S-Gamma 模型考慮的是液滴上的破裂力（由于剪切和湍流）和恢復力（由于表面張力）之間的平衡。?對于聚結，S-Gamma 模型考慮的是液滴碰撞的可能性、兩個碰撞液滴的接觸時間以及液滴之間的液膜的析液時間。

由于氣泡的聚結和破碎，氣泡尺寸可能不斷變化。在STAR-CCM+ 中，使用動量的SGamma方法來研究離散的二相流中的顆粒尺寸分布。?對于破碎，S-Gamma 模型考慮的是液滴上的破裂力（由于剪切和湍流）和恢復力（由于表面張力）之間的平衡。?對于聚結，S-Gamma 模型考慮的是液滴碰撞的可能性、兩個碰撞液滴的接觸時間以及液滴之間的液膜的析液時間。

可由實驗得到，也可由公式近似計算，如式1-6 式中，K’和K分別為破碎巖體有效體積模量和巖石的原始體積模量。