一种流体模拟方法、装置、系统及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种流体模拟方法、装置、系统及存储介质，涉及电润湿技术领域。一种流体模拟方法，包括：获取模拟数据集；根据模拟数据集定义器件的初始物理场分布；执行循环过程直至满足预设条件，并将满足预设条件时的当前物理场分布确定为稳态分布状态或目标状态；其中，预设条件为当前相场变化量小于预设变化量或当前循环次数等于预设循环次数。本申请的流体模拟方法，能够更加准确的模拟流体的电润湿现象，模拟效果更加接近实际。模拟效果更加接近实际。模拟效果更加接近实际。

【技术实现步骤摘要】
一种流体模拟方法、装置、系统及存储介质


[0001]本申请涉及电润湿
，尤其涉及一种流体模拟方法、装置、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]相关技术中，电润湿器件，也称为电湿润器件或电流体器件，因为具有低能耗、高效率的特点，在微流控以及电子显示领域应用广泛。电润湿器件在研究开发的过程中，为了提高效率，通常会对电润湿器件进行流体的模拟仿真。而流体的模拟仿真，会应用到数学、流体力学以及计算机，因此，计算流体力学，作为介于数学、流体力学和计算机之间的交叉学科，在电润湿器件的模拟仿真过程中得到了广泛应用。
[0003]目前，通过计算流体力学对电润湿器件进行模拟仿真，通常采用有限元方法以求解流体的运动状态方程，如以有限元方法求解纳维斯托克斯方程，会采用CFD软件(仿真计算流体力学软件)进行有限元法的相关数值计算。但是，有限元方法是一种对流体运动方程进行细致微分处理的方法，此种模拟方法对于计算机的性能要求较高，因此会产生较高的模拟仿真成本，同时，微分处理过程的计算量较大，计算机需要花费较长的时间进行处理，会造成建模时间较长，降低了模拟仿真的效率；此外，此种同时模拟方法对于模型设计者的经验要求较高，对于初次使用者需要较长的时间进行磨合，增加了时间上的成本，也进一步降低了模拟仿真的效率。

技术实现思路

[0004]本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种流体模拟方法、装置、系统及存储介质，能够更加准确的模拟流体的电润湿现象，模拟效果更加接近实际。
[0005]根据本申请第一方面实施例的流体模拟方法，包括：
[0006]获取模拟数据集；其中，所述模拟数据集包括流体的第一模拟物理量和待电湿润的器件的多个第二模拟物理量；
[0007]根据第一物理模拟量和第二物理模拟量定义器件的初始物理场分布；其中，物理场为二维网络模型，所述二维网格模型中的每一格点对应不同的坐标；
[0008]对所述模拟数据集执行循环过程直至满足预设条件，并将满足预设条件时的当前物理场分布确定为稳态分布状态或目标状态，所述循环过程包括：
[0009]根据所述第一模拟物理量、所述第二模拟物理量、此前物理场分布中的此前相场分布计算的相场、所述此前物理场分布中的此前密度场分布计算的密度场，计算得到化学势和自由能密度函数；
[0010]根据所述化学势、所述自由能密度函数、所述相场以及所述密度场，计算得到所述流体在每一格点的第一压强；
[0011]根据所述二维网格模型上三相接触区域对应的相场、所述此前物理场分布中的此
前电势分布，修正所述三相接触区域对应的第一电场强度，以确定每一格点的第二电场强度；
[0012]将所述第一压强、所述第二电场强度进行耦合，得到每一格点的第二压强；
[0013]根据所述第二压强，计算得到所述流体的当前密度平衡分布函数、当前相平衡分布函数；
[0014]根据所述当前相平衡分布函数、所述当前密度平衡分布函数，计算得到每一格点上所述流体的所述当前物理场分布；其中，所述当前物理场分布包括当前相场分布、当前密度场分布、当前电势分布；
[0015]将当前相场变化量与预设变化量比较或将当前循环次数与预设循环次数比较；
[0016]其中，所述预设条件为所述当前相场变化量小于所述预设变化量或所述当前循环次数等于所述预设循环次数。
[0017]根据本申请的一些实施例，所述获取模拟数据集，包括以下步骤：
[0018]获取所述流体的多个第一实际物理量、所述器件的多个第二实际物理量；其中，多个第二实际物理量包括器件横向长度L
x
、器件纵向长度L
y
、固体介电层厚度d
s
、电极位置、格点大小δ
x
、时间步长δ
t
、电极的位置和电势V
si
；
[0019]对每一所述第一实际物理量、每一所述第二实际物理量进行无量纲归一化处理，得到与所述第一实际物理量对应的所述第一模拟物理量、与所述第二实际物理量对应的第二模拟物理量；
[0020]根据每一所述第一模拟物理量、每一所述第二模拟物理量，建立所述模拟数据集。
[0021]根据本申请的一些实施例，根据第一物理模拟量和第二物理模拟量定义的初始物理场分布，包括：
[0022]定义初始速度、初始相场、初始电势。
[0023]根据本申请的一些实施例，所述根据所述化学势、所述自由能密度函数，计算得到所述流体在每一格点的第一压强，包括：
[0024]根据预设的润湿势、所述相场对应的自由能密度、所述自由能密度函数、所述化学势、所述第一模拟物理量、所述第二模拟物理量、所述密度场，计算得到所述流体在每一格点的所述第一压强。
[0025]根据本申请的一些实施例，所述二维网格模型上三相接触线区域对应的相场、所述此前物理场分布中的此前电势分布，修正所述三相接触线区域对应的第一电场强度，以确定每一格点的第二电场强度，包括：
[0026]当三相接触线区域对应的相场落入预设范围，根据所述此前电势分布、预设的增强公式对所述相场对应的所述第一电场强度进行增强处理，得到每一格点的所述第二电场强度；其中，所述增强公式为：
[0027]E(φ)＝E(φ)*B；其中，E表示电场强度，φ表示相场，E(φ)表示所述相场与所述电场强度的关系式，B表示增强系数，θ0表示流体在固体界面稳定时的接触角，δ
x
表示每一格点的尺寸。
[0028]根据本申请的一些实施例，所述将所述第一压强、所述第二电场强度进行耦合，得到每一格点的第二压强，包括：
[0029]根据公式获取联合介电常数；其中，ε表示联合介电常数，φ表示相场，ε1表示第一介电常数，ε2表示第二介电常数；
[0030]根据所述联合介电常数、所述第二电场强度、所述第一压强，计算得到所述流体在每一格点的所述第二压强。
[0031]根据本申请的一些实施例，在所述对所述模拟数据集执行循环过程直至满足预设条件，并将满足预设条件时的当前物理场分布确定为稳态分布状态或目标状态之前，包括：
[0032]当所述格点为边界点，对密度分布函数中的速度参数进行反弹算法处理，以修正所述边界点的所述此前密度场分布。
[0033]根据本申请的一些实施例，在所述对所述模拟数据集执行循环过程直至满足预设条件，并将满足预设条件时的当前的物理场分布确定为稳态分布状态或目标状态之前，还包括：
[0034]当所述格点为边界点，对相分布函数中的速度参数进行反弹算法处理，以修正所述边界点的所述此前相场分布。
[0035]根据本申请第三方面实施例的流体模拟系统，包括：
[0036]至少一个存储器；
[0037]至少一个处理器；
[0038]至少一个程序；
[0039]所述程序被存储在所述存储器中，所述处理器执行至少一个所述程序以实现如第一方面实施例所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流体模拟方法，其特征在于，包括：获取模拟数据集；其中，所述模拟数据集包括流体的多个第一模拟物理量和待电湿润的器件的多个第二模拟物理量；根据第一物理模拟量和第二物理模拟量定义器件的初始物理场分布；其中，物理场为二维网络模型，所述二维网格模型中的每一格点对应不同的坐标；对所述模拟数据集执行循环过程直至满足预设条件，并将满足预设条件时的当前物理场分布确定为稳态分布状态或目标状态，所述循环过程包括：根据所述第一模拟物理量、所述第二模拟物理量、此前物理场分布中的此前相场分布计算的相场、所述此前物理场分布中的此前密度场分布计算的密度场，计算得到化学势和自由能密度函数；根据所述化学势、所述自由能密度函数、所述相场以及所述密度场，计算得到所述流体在每一格点的第一压强；根据所述二维网格模型上三相接触区域对应的相场、所述此前物理场分布中的此前电势分布，修正所述三相接触区域对应的第一电场强度，以确定每一格点的第二电场强度；将所述第一压强、所述第二电场强度进行耦合，得到每一格点的第二压强；根据所述第二压强，计算得到所述流体的当前密度平衡分布函数、当前相平衡分布函数；根据所述当前相平衡分布函数、所述当前密度平衡分布函数，计算得到每一格点上所述流体的所述当前物理场分布；其中，所述当前物理场分布包括当前相场分布、当前密度场分布、当前电势分布；将当前相场变化量与预设变化量比较或将当前循环次数与预设循环次数比较；其中，所述预设条件为所述当前相场变化量小于所述预设变化量或所述当前循环次数等于所述预设循环次数。2.根据权利要求1所述的流体模拟方法，其特征在于，所述获取模拟数据集，包括：获取所述流体的多个第一实际物理量、所述器件的多个第二实际物理量；其中，多个第二实际物理量包括器件横向长度L
x
、器件纵向长度L
y
、固体介电层厚度d
s
、格点大小δ
x
、时间步长δ
t
、电极的位置和电势V
si
；对每一所述第一实际物理量、每一所述第二实际物理量进行无量纲归一化处理，得到与所述第一实际物理量对应的所述第一模拟物理量、与所述第二实际物理量对应的第二模拟物理量；根据每一所述第一模拟物理量、每一所述第二模拟物理量，建立所述模拟数据集。3.根据权利要求1所述的流体模拟方法，其特征在于，所述根据第一物理模拟量和第二物理模拟量定义器件的初始物理场分布，包括：定义初始速度、初始相场、初始电势。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞龙，刘彬，边正品，周国富，
申请(专利权)人：深圳市国华光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：