VOF法で接触角を変更し撥水性・親水性をシミュレーションする方法

VOF法（Volume of Fluid法）を用いた流体解析では、接触角の設定によって撥水性や親水性を表現することが可能です。

本記事では、異なる接触角を設定した壁面を用意し、水がどのように挙動するかを解析する手法について紹介します。

コンテンツ

VOF法と接触角

VOF法は、二相流の界面を追跡するための計算手法です。この方法を使用することで、液体と固体の接触角を変更し、流体がどのように振る舞うかをシミュレーションすることができます。

接触角が小さい場合、流体は固体表面に広がりやすくなり（親水性）、逆に接触角が大きい場合、流体は固体表面から離れる傾向があります（撥水性）。

今回の解析では、接触角が異なる二つの境界を設定し、それぞれの壁面に対して水をゆっくりと溜めていく様子をシミュレーションします。使用した接触角は、45度と160度です。

水がゆっくりと溜まる過程において、接触角45度の境界では水がその位置に留まることが確認できます。
さらに時間を進めていくと、表面張力と接触角のバランスが崩れ、水が接触角160度の境界に侵入する様子が観察されました。

この結果からもわかるように、VOF法を用いることで、境界ごとに接触角を変更し、親水性と撥水性をシミュレーションで再現することが可能です。なお、入力する接触角については、測定値や論文で得られた値を参考に設定することを推奨します。

今回のシミュレーションを通じて、接触角の設定が流体の挙動にどのように影響するかを確認しました。

VOF法による接触角の変更は、撥水性や親水性の表現をシミュレーションで行うための有効な手法です。解析においては、正確な接触角の設定が重要であり、信頼性の高いデータを基にした設定が求められます。

- 本コンテンツの動作や表示はお使いのバージョンにより異なる場合があります。
- 本コンテンツの動作ならびに設定項目等に関する個別の情報提供およびサポートはできかねますので、あらかじめご了承ください。
- 本コンテンツのご利用により、利用者または第三者に生じた損害や不利益、トラブルについて、当ブログはその一切の責任を負いません。
- 本コンテンツは動作および結果の保証をするものではありません。ご利用に際してはご自身の判断でお使いいただきますよう、お願いいたします。
- 本コンテンツの内容について、予告なしに変更・削除を行う場合があります。これによって生じるいかなる損害や不利益についても、当ブログが責任を負うものではありません。