基于晶格Boltzmann方法研究曲面上接触角的测量算法

邵玉馥; 季婷婷; 姚怡辰; 闻炳海

doi:10.16088/j.issn.1001-6600.2020090601

广西师范大学学报（自然科学版） ›› 2021, Vol. 39 ›› Issue (06) : 44 -53. DOI: 10.16088/j.issn.1001-6600.2020090601

基于晶格Boltzmann方法研究曲面上接触角的测量算法

邵玉馥, 季婷婷, 姚怡辰, 闻炳海

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摘要

接触角是衡量液体在固体表面润湿的重要特征量。目前已经有一些方法模拟固体表面上液滴的接触角现象并测量接触角的大小,但曲面上液滴的接触角测量方法都较为复杂。本文基于化学势的多弛豫晶格Boltzmann方法,提出一种简单高效的测量曲面上液滴接触角的方法。对曲面基板设置一系列的化学势,通过计算曲面上固定液滴的接触角,观察不同化学势下液滴在曲面上的润湿性。在不考虑重力的理想情况下,本文方法得到的接触角和球冠法的计算结果相比,最大误差在3°左右,符合良好。在考虑重力的影响时,不同尺寸的液滴在重力作用下会发生不同程度的形变,此时球冠模型不再适用,而本文模型计算得到的接触角基本不变,与微观接触角和重力无关的理论预期一致。