【技术实现步骤摘要】
一种基于晶格Boltzmann方法测量曲面接触角的方法
本专利技术涉及物理学、流体力学和计算机数值模拟领域，具体是一种基于晶格Boltzmann方法测量曲面接触角的方法。
技术介绍
晶格Boltzmann方法(LatticeBoltzmannMethod，LBM)是起源于动理学理论和元胞自动机的一种介观数值模拟方法，在模拟复杂的流体运动，尤其是颗粒的悬浮运动和多相流等领域具有显著的作用。该方法物理清晰、易于实施，可以方便地配合不同的状态方程用于模拟各种多相流系统。数值模拟已发展成为研究流体流动的有效方法，预计将提供比实验更丰富的细节和更精确的结果。多相流的数值模拟是晶格Boltzmann方法最成功的应用领域之一。液体在固体材料表面上的接触角，是衡量该液体对材料表面润湿性能的重要参数。通过接触角的测量可以获得材料表面固-液、固-气、气-液界面相互作用的许多信息。接触角测量技术不仅可用于常见的表征材料的表面性能，而且接触角测量技术在石油工业、浮选工业、医药材料、芯片产业、低表面能无毒防污材料、油墨、化妆品、农药、印染、造...
【技术保护点】
1.一种基于晶格Boltzmann方法测量曲面接触角的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)建立流场模型并初始化流场：利用二维离散空间的9速度模型D2Q9建立流场，在流场内通过不同区域的不同类型的设定，构造出所需的曲面边界模型，设置流场的求解范围、边界条件和初始条件，边界条件为周期边界和半程反弹边界，初始条件包括流体分布函数、流体密度、流体初始速度、流体节点类型、第一排流体点、固体曲面第一排固体点、固体曲面第二排固体点、固体表面和流体点的化学势；/n2)流场演化：根据LBM的演化方程，对步骤1)初始化后的整个流场内的流体节点进行碰撞和分布函数的流动，在一个时间步δ
【技术特征摘要】
1.一种基于晶格Boltzmann方法测量曲面接触角的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)建立流场模型并初始化流场：利用二维离散空间的9速度模型D2Q9建立流场，在流场内通过不同区域的不同类型的设定，构造出所需的曲面边界模型，设置流场的求解范围、边界条件和初始条件，边界条件为周期边界和半程反弹边界，初始条件包括流体分布函数、流体密度、流体初始速度、流体节点类型、第一排流体点、固体曲面第一排固体点、固体曲面第二排固体点、固体表面和流体点的化学势；
2)流场演化：根据LBM的演化方程，对步骤1)初始化后的整个流场内的流体节点进行碰撞和分布函数的流动，在一个时间步δt内，求解出流体的速度分布；
3)边界条件处理：曲面边界模型中，边界条件包括周期边界条件和半程反弹边界条件，将流体与固体之间的界面设置为一个曲面，界面上的点视为流体节点，对流体节点的分布函数进行碰撞和流动；其中，半程反弹边界条件用于计算从固体返回的流体节点的分布函数，即上层边界两排和下层边界曲面上由于边界点不存在分布函数在流动时丢失的分布函数；周期边界条件用于左右开放式边界，即处在同一水平位置的最左端流体点的1、5、8方向的分布函数，经过一定的转换和处理作为最右端流体点流入的3、6、7方向的分布函数，反之亦然；
4)宏观量计算：宏观量包括流体节点的质量、初始速度，在流场的网格内，每个格点由9个方向组成，将该点的质量定义为该点的密度，即9个方向的分布函数之和，在流场中，每个格点的速度由该点9个方向的分布函数之和除以该点的密度得到；
5)非理想力计算：在非理想力计算过程中，设定流场中曲面上层边界的密度，最上层边界的密度等于临近排的密度；流场中曲面下层边界密度，首先计算第一排曲面上的密度值，该密度值为过该格子点流固连线个数的密度的平均值，向下第二排曲面上的密度值为经过该排的格子点并且和第一排相交的连线个数的密度取平均值，赋予固体点具体的化学势，代表固体表面的湿润性，通过下述方程计算影响界面流体点上的非理想力，反应流体与固体表面的相互作用力，非理想力的计算公式为：
其中ρ为密度，μ为化学势，为理想气体状态方程；
6)曲面上接触角的计算：在流场中，找到气液界面的位置，确定三相接触点的位置，画出经过三相接触点的曲面底板的切线，找到经过三线接触点和气液界面点的连线，并经过三相接触点画一条水平直线，这三条线形成了三个夹角，其中经过三相接触点和气液界面的直线与经过三相接触点的水平直线构成的夹角为θ1，经过三相接触点的曲面的切线和经过三相接触点的水平线构成的夹...
【专利技术属性】
技术研发人员：闻炳海，邵玉馥，季婷婷，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西;45
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。