【粒子法】Vol.13 液滴の広がるスピード

2021年02月18日

今回は、過去のメルマガで好評だった記事から「液滴の広がるスピード」をご紹介致します。

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粒子法を用いて液滴の広がるスピードの検証事例をご紹介します。
液滴の広がるスピードは、浸水現象など表面張力が支配的な現象で重要になってきます。板上においた液滴が板上を広がっていくスピードを記述する法則として、Tanner（タナー）の法則があります。
粒子法を用いてこのTannerの法則の理論値と比較検証しました。具体的には液滴の半径の時間依存性を比較しました。
結果的に、粒子法を用いた解析においてTannerの法則を再現することができました。

目的

Tannerの法則（液滴の前進法則）を検証します。

解析形状

解析モデル

■　流体物性値

■　その他

結果

先行液膜が広がっていきます。

考察

液滴半径の前進の時間依存性を算出します。
Tannerの法則（液滴の前進法則）と比較します。

■　Tannerの法則
液滴の前進法則として知られるTannerの法則は以下です。

■　シミュレーションと理論値の比較
Tannerの法則（液滴の前進法則）と比較します。
t >0.05 [s] の液滴半径の時間依存性を調べます。

　粒子法： r　～　 $t^{0.14}$
　理論値： r　～　 $t^{0.1}$

粒子法の結果は、理論値に近い値を再現しています。
接触角 $θ_{D}$ を小さくすると、精度を上げることが出来る可能性がありますが、粒子サイズを小さくする必要があります。

まとめ

液膜の広がる解析を Particleworks を用いて実施し、Tanner の法則（液滴の前進法則）について調べました。
Tanner の法則の理論値を再現することを確認しました。

参考文献

[1] ドゥジェンヌ、ブローシャール-ヴィアール、ケレ著、表面張力の物理学、吉岡書店

[原文：ひっつきもっつき　転載：R.Taniguchi]

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