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电润湿镜头在COMSOL中的模拟

2年前浏览3944

此模型为电浸润液滴镜头模型,运用的原理为EWOD(电浸润)。该模型,由一个半径为1.5mm的圆柱形腔体,其中充满两种不相容的液体。因为实物模型是一个圆柱体,所以在仿真建模的时候我们能用COMSOL自带的功能“二维轴对称”模型进行简化建模。

下层的液体是无水氯化锂溶液,其密度为1000kg每米的立方,其运动粘度为1.5mPa.s。上层的液体为一种绝缘液体,与无水氯化锂相有互匹配的密度以及运动粘度。现实中可以通过做实验,改变绝缘体中的密度以及运动粘度来找到一种最匹配的参数。

所以本次COMSOL仿真的目的就是通过对绝缘液体不同粘度的模拟,从电压为100V(此时液体的接触面为水平)瞬间加到120V(此时两液体的接触面为凹面)的时候,以两液体接触面稳定的时间长短为判据,找到比较合适的粘度配比。这次模拟的绝缘液体不同粘度分别为10mP.s30mP.s50mP.s

此模型中还需要构建出液面接触角的方程式

根据杨氏方程可得出两液面的与圆柱壁之间的接触角为



并在此次建模中未加电压接触角为140°,相对介电常数为2.65,施加电压为140V,表面张力为0.05[N/m],电介层厚度为3μm。


 

准备工作

1、点击模型向导


 

2、选择二维轴对称


 

3、选择流体流动→多相流→两相流,动网格→层流两相流,动网格,按添加,添加到物理场接口,然后点击研究


 

4、选择瞬态,点击完成


 

5、模型开发器→几何1 ,设置单位为mm



 

几何建模

几何模型如图所示:


 

1、选择几何,然后选择体素下三角形,点击其中的矩形



2、选择矩形之后如图所示


 

3、如图所示输入数据,然后点击构建选定对象


 

4、从体素中点击贝赛尔多变形,点击“添加线性多项式”,如图输入数据,点击构建选定对象



 

设置参数

1、  在左侧模型开发器中,全局定义→参数1,点击参数1,如图所示输入参数。这些参数将参与到后续的计算当中。


 

 

设置变量

1、主屏幕→变量→局部变量,点击“局部变量”,如图所示输入变量


 

其中epsilon0_constCOMSOL内建的一个常数,名为真空介电常数。

介电常数=相对介电常数*真空介电常数

其余的参数,都是我们之前设置过的。


 

设置材料

设置绝缘液体材料

1、模型开发器→组件1→材料,右键材料,选择空材料,如图所示设置材料


 

设置无水氯化锂材料

1、模型开发器→组件1→材料,右键材料,选择空材料,如图所示设置材料



 

设置边界条件

1、物理场→边界→流体·流体边界,如图所示设置


2、模型开发器→组件1→层流→流体-流体边界1→璧-流体边界1,如图所示设置


 

3、物理场→边界→壁,如图所示进行设置

 

4、物理场→点→压力点约束,如图所示进行设置



本文太长,后续放上。 


来源:COMSOL实例解析
多相流动网格材料
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首次发布时间:2022-08-30
最近编辑:2年前
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