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yestogether金虫 (小有名气)
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[求助]
水平集法仿真水平纳米管道毛细力驱动液体流动系列问题求助
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如题，我想向大家请教几个问题： 1：我想模拟在管的两端完全没有额外压力降的情况下单纯依靠表面张力引起的毛细力能够驱动流体在管道内流动多远。如图1，当l长度等于0.5mm时可以得到结果，当然流动长度超过了0.5mm最后流出毛细管，这时我把长度增加到10mm，长径比较大为50,这时便会出现“协调初始值失败，最后一步无法收敛”的错误。初步分析可能是重新初始化参数设置问题，可是这在预先完全不知道流速最大值。该怎么设置这个重新初始化参数？或者是其他方面的错误？: 2：因为需求，考虑实际问题，液体在管道内肯定与管壁有一个摩擦系数从而产生一个摩擦力。而此摩擦力也是预先不知道的，我该如何加入这个摩擦力。能否把此摩擦力考虑成一个时刻在变化的体积力，而加入到N-S方程中的F项中？ 3：另一个模型，欲仿真模具挤压流体填充效果，用到移动网格和层流两相流。上边的壁是移动壁向下以一定速度挤压，下边是聚合物流体。上边空腔是空气，如果低于一个大气压该如何设？我用相对气压表示，肯定要用负的，可是填入负值会提示表达式错误，就先用了默认值0仿真。左右两端是开边界。我如此设正确吗？如图2，总得不到结果，有两个提示：1.网格反转，2.求协调初始值失败，最后一个时间步长不收敛。 问题比较多，希望大家能够给予帮助。   |
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【答案】应助回帖
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你好，我最近也在算这个例子，不过我的情况跟你的有点不同，我的毛细管直径在0.6mm-1mm之间，长度有20mm， 并且我的管子是垂直放立的，我计算的是酒精在完全靠毛细管力的作用下最后能上升到一定高度并停止 刚开始，因为尺寸的问题，我的模型也是一直不收敛，出错跟你一样，后来我更改了'Fluid Properties 1'最下面的参数'Parameter controlling interface thickness'，根据帮助文档，这个值应该是界面处最大网格尺寸的一半，比如我的网格尺寸统一化成5e-5mm, 那这个值我就设置成2.5e-5，然后计算就收敛了，并且给我个不错的结果 另外，关于壁面的摩擦力怎么加进去的问题，我的模型中壁面设置成‘Wetted wall’ 'Contact angle'。这个值是根据做实验得来的，不同的流体在固体表面的接触角是个很复杂的问题。在这个边界条件下，同时还可以设置'Slip length'，我还没有尝试更改这个值，只是根据帮助文档设置成缺省的'h'（界面处网格尺寸大小），我下面要做的就是更改这个值看看结果有什么不同 关于设置接触角这个边界条件，COMSOL的帮助文档讲解的很不清楚，我研究了半天也没搞懂它的算法，但是我可以很肯定地说这个边界很重要。我对比了我的模拟结果和实验结果，有很大差别。同样尺寸同样物理条件下，模拟得出的酒精上升速度明显高于实验结果，并且很快达到平衡态。我查了文献，用别人推导的公式计算出我的物理条件下酒精上升高度和时间的对应关系，公式的结果在初始阶段和模拟结果很接近，但是都明显偏离实验结果，我现在还不知道问题出在哪里。但是有很多文献表明，液体在移动的过程中，动态接触角与平衡时的接触角是不一样的，在模拟中我带入的是平衡时的接触角，所以我想可能问题出在这里，我会试着把动态接触角的方程带入，看看模拟出来怎么样，到时候在告诉你结果。 以上是我的一些经验，希望能对你有所帮助。 至于你的第三个问题，我目前不懂啊，回答不了，不好意思 |
8楼2012-08-07 22:33:33
yestogether
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非常感谢你的回答，对我帮助很大。还有一个问题，就是壁面摩擦力的问题，我的模型也是利用湿润壁和接触角来表示摩擦力的存在，但是具体接触角滑移长度和摩擦力的关系是怎样的？就是我想加入一个预先知道的摩擦力值，比如说f=10N，然后我选择接触角多大滑移长度多大，方能表示我所加入的摩擦力是10N，因为实验室没有实验设备，所以没法做实验，好苦呀。。
还是非常感谢你~~9楼2012-08-08 09:01:18
stefanie_cao
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