多相流的接触角设置

1 接触角概念

接触角定义为在液体、气体、固体三者交汇点位置，液体和气体界面切线与液体和固体界面切线的夹角。根据接触角定义，其取值范围为 0° - 180°。

接触角定义图示（图源：measurlabs.com）

影响接触角的因素较多，且有公式进行计算。从CFD仿真角度简单理解，接触角会随着固体表面材料特性不同而改变，包括表面粗糙度。接触角是边界条件而非材料属性。

接触角测量仪为测量接触角的仪器。

接触角测量（图源：brighton-science.com）

2 Fluent中的接触角设置

2.1 设置接触角

Fluent中支持接触角设置的多相流模型有三个：VOF、混合物、欧拉。在多相流模型的相间作用机理中，需要勾选表面张力和壁面附着选项。

接触角在边界条件中设置，每个固体壁面均可设置接触角数值，软件默认单位为度。

根据相的次序不同，其设置角度不同：

• 主相为气体，副相为液体，则接触角设置为实际值

• 主相为液体，副相为气体，则接触角设置为（180 - 实际值）

2.2 设置对比

采用四种设置进行对比。截面的相体积分数视图中，蓝色表示水，红色表示空气，白色 区域为相界面。

设置方案 1：主相为空气，副相为水， 接触角 45°

设置方案 2：主相为空气，副相为水， 接触角 135°

设置方案 3：主相为水，副相为空气， 接触角 135°

设置方案 4：主相为水，副相为空气， 接触角 45°

从结果对比可知，若相的次序调换，则接触角设置需要调整，且调整前后的接触角数值总和应为180°。