【NFX CFD与流体力学】：基于材料润湿性的壁面接触角设置——壁面边界条件
导读
各位工程师朋友，大家好，本期文章和大家分享流体力学中接触角的概念，常用于多相流模拟中。接触角是指在固、液、气三相交界处，自固-液界面经过液体内部到气-液界面之间的夹角称为接触角，又称浸润角。基于接触角的材料润湿性问题被用于矿业石油领域、芯片制造领域、纺织造纸领域、化工涂料领域的相关研究中，是其生产制造过程中的重要参数。midas NFX CFD提供了这种基于接触角的相关壁面边界条件设置，用于工程师对材料润湿性问题的流场分析。
1接触角的相关概念
在液固气三相的交界处作液体表面的切线与固体表面的切线，两切线通过液体内部所成的夹角θ，即称为接触角。
当θ＝0时，为完全湿润；
当θ＜90°时，为液体在固体表面上扩展，即液体湿润固体；
当θ＝90°时，是液体湿润固体的临界值；
当θ＞90°时，液体表面收缩而不扩展，液体不是润湿固体；
当θ＝180°时，液体完全不是润湿固体。
接触角是描述液固气三相交界处性质的重要物理量。触角对于任何给定的系统是特定的，并且由三个界面的相互作用决定。大多数情况下，这个概念是用一个静止在水平固体表面上的小液滴来说明的，液滴的形状由Young润湿方程决定。
杨氏润湿方程与系统受力平衡示意图
2NFX CFD中接触角的相关设置
3基于VOF模型的水滴在空气中下落过程模拟
计算模型为25℃下的常温水滴在空气中自由下落至固体材料表面，滴液的初始速度为0，模型上部设置为开放式出口，相对静压力为0，其余位置均为固体壁面，在模型下部设置考虑壁面附着的接触角壁面条件。
水的材料参数为：
空气的材料参数为：
案例共模拟了2S时间内，水滴下落至固体材料壁面的运动过程，水的表面张力系数考虑0.0728N/m，下部壁面的接触角定义为60°。
水滴相界面变化结果：
水滴下落设置模型：https://pan.baidu.com/s/1UXImEu0muEYyKEgyLiAZyA?pwd=2022
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