越来越好玩—一个液滴做的“蜗牛”如何爬行？兼请教一个流场的边界条件问题

soliton · 发表于 2011-3-30 16:47:46

本帖最后由 soliton 于 2011-3-30 17:01 编辑

几天前发了一个帖，讲一个“雨水”怎样在窗玻璃上滑落的问题。

让我们先考虑液滴在一个水平板上的事情。

于是，先弄了一个轴对称2-D的，初始条件为半球的液滴，如何“坍塌”在一个平板上并且最终达到其平衡形状。模型看起来是好的。这里涉及到液滴和平板的润湿角度的一个问题，不同的润湿角，其平衡形状是不一样的。

玩的过程中，突然想到，如果左右两边的润湿角度不一样，那么在这个“界面张力”差的作用下，液滴应该会运动起来吧？于是在2-D下面做了一个这样的例子。（动画稍微有点大，放在这里http://home.simwe.com/space-5330-do-album-picid-35252.html）

看，真的慢慢爬起来了！（最开始，坍塌下来，抖了两下，然后就往右边运动了。因为左边的润湿角设得比右边大，就是说，液滴的“亲水性”右边要好一些，它喜欢右边多过左边）

但这里面有个问题，在最后这个恒定的力的作用下，事实上液滴是“加速”向右运动的，到后来这个速度就显得比较荒谬了！因为这里面的阻力除了“粘性”以外就没别的了。而实际的过程中，液滴和承载它的平板之间一定有一个什么“阻力”在作用。（我这个模型为了算出结果，照网上找的一个例子，在下面的那个边界上流场设的是个对称边界，就是说它好像浮在一个无形的边界上面似的，没有任何阻力。ALE设的是dy=0。这里我真的没有想清楚。）

问题是，如果考虑阻力进来，该如何设这个边界条件？请大家出点主意。谢谢！

耕天 · 发表于 2012-3-3 19:11:58

"所谓科研，就是老板出钱，供我们玩啊".....+1
关注lz进展

soliton · 发表于 2011-3-30 16:57:20

描述这个问题起源的那个帖子在这里：http://forum.simwe.com/thread-975384-1-2.html。
那个帖子里还给了一些资料的链接。

由于这个帖子等于是一个新的问题，所以就重新开贴了。

如果有人对这个问题（有自由液面，润湿下的流动）有兴趣，我完全可以共享目前的算例。但有一定的条件，即：
1、对N-S方程的weak form有一定体会；
2、用过Comsol里面的动网格模块算过有关的流场问题。

在这个基础上，我们可以讨论一些共同感兴趣的问题(这里面，我确实还有几个问题一直没有想明白，希望能找一两个高手指点一下)。请发邮件联系：zuosheng.lei@hotmail.com。

谢谢！

shoney · 发表于 2011-3-30 21:27:27

lz厉害，很有钻研精神啊
底面是不是得有个摩擦力？增加到N-S方程的source term里面？

soliton · 发表于 2011-3-31 20:10:52

呵呵，所谓科研，就是老板出钱，供我们玩啊。

那我们就好好玩，这样大家都高兴。不要整天想着在给他打工嘛！

从昨天开始，在想，一定是这个边界条件的问题。但经典的流体边界，一般都用no slip吧？确实，底面应该有个类似于“摩擦力”东西，关键是怎么加呢？不知道这有没有人弄过这个？或者是有些思路？

还有一种可能。我这里两边的“润湿角”是个固定的值，也就是液滴“尽量”会始终保持在和底面接触的时候，保持这个角度。而实际上，液滴即使超过它的“平衡”润湿角，它也不一定动啊。想想，一滴水在平板上，你使劲去吹它，它会改变形状，使和底面接触的角度“增大”，但还是不滚动。如果放我这个模型里面，它马上就滚起来了！这个地方有点问题。

一个简单的自然现象，想模拟得象那么回事，即使用COMSOL，也不容易啊！

song529110 · 发表于 2011-4-2 03:24:36

阻力的话，不知道周围介质（air等）对蜗牛有没有影响？还要需要界定真空环境 4# soliton

soliton · 发表于 2011-4-2 04:23:32

这两天一直在想这个事情。

其实如果是别的介质，那肯定是要考虑阻力的了。但如果是空气，基本可以忽略。

其实，我这里用的那个wetting条件叫Static contact angle,就是说左右两边的两个点的润湿角是不变的。而实际上，这个角度是润湿点速度的一个函数。会变化的。我在想，怎么在Comsol里实现这个过程。

如果能加进去，那么，“蜗牛”往右爬的过程中，右边的润湿角会变大，而左边的会变小，这样运动的驱动力会“负反馈”下来，从而得到一个比较合理的速度。这样，可能就是真正的物理了，有人称这个叫Dynamic Contact angle.看了几篇文献，居然是个比较大的问题！

soliton · 发表于 2011-4-5 19:25:51

这个Dynamic Contact angle的问题，如果那么容易就解决，就不是个什么大问题了。

搞了三天，貌似搞不定。想不出问题到底在哪里。只好拿上面的话安慰下自己。

hitlidy · 发表于 2011-11-27 15:43:22

学习。。。，楼主精神可嘉

hitlidy · 发表于 2012-1-12 21:29:48

一直关注这个问题。不知道楼主有突破没有？

nimab · 发表于 2012-3-2 20:06:39

关注！！

ximi1986 · 发表于 2012-3-4 08:32:28

呵呵摸摸啊~

lemonzero · 发表于 2012-3-13 09:14:01

好文章，楼主精神可嘉！向楼主学习

lemonzero · 发表于 2012-3-15 09:03:55

支持一下楼主就叫恶意灌水么，恶意在哪里，楼上那些善意在哪里？

houy03 · 发表于 2012-6-12 15:27:46

本帖最后由 houy03 于 2012-6-12 15:29 编辑

lz为什么不给出速度的矢量图呢？物理上来讲，这个水珠确实应当是滚动的；但是从速度图上看似乎在平动。无聊地好奇下...

Qiujianxi · 发表于 2012-9-28 11:00:06

这个跟表面摩擦和润湿角度都有很大关系，加上这些边界条件很麻烦

吴尧 · 发表于 2012-12-2 21:09:02

最近做一个液流表面张力收缩的分析、、、考虑混合情况、、比较麻烦、、、关注中

vionbaby · 发表于 2013-1-4 19:21:09

支持楼主积极探索的精神，期待后续

夏男 · 发表于 2013-1-8 20:25:00

好厉害，我对这个软件才接触，很多不懂，不过感觉确实很好用！

hwencheng · 发表于 2013-4-25 19:51:13

这个应该是三相接触线的滞后问题，肯定是有一定的阻尼的，但是如何加？是什么形式我也不知道，我做的和楼主的有相关之处，希望楼主能多指点！我做电润湿，就是在楼主做的这个蜗牛的基础上加上电场！

账号		自动登录	找回密码
密码			注册

账号		自动登录	找回密码
密码			立即注册

越来越好玩—一个液滴做的“蜗牛”如何爬行？兼请教一个流场的边界条件问题

本帖子中包含更多资源

评分

相关帖子

评分

评分

评分

评分

评分

评分

评分

评分