(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211125056.0 (22)申请日 2022.09.15 (71)申请人 昆明理工大 学 地址 650093 云南省昆明市五华区学府路 253号 (72)发明人 徐启航　刘显茜　 (74)专利代理 机构 昆明明润知识产权代理事务 所(普通合伙) 53215 专利代理师 马海红 (51)Int.Cl. G06F 30/25(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于多体耗散粒子动力学模拟获取液 滴接触角的方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于多体耗散粒子动力 学模拟获取液滴接触角的方法， 属于液滴分子模 拟领域。 包括： 建立初始模型体系、 模型计算、 获 取三相接触线处液滴轮廓坐标、 拟合圆曲线获取 接触角、 获取每一基底倾斜角度和对应 静态或动 态接触角。 本发 明实现了根据液滴在固体基底上 长距离长时间迁移过程获取液滴在当前基底倾 斜角度对应的接触角。 优化了在 多体耗散力子动 力学中因模拟时间短、 受重力影 响导致液滴接触 角测量精度低的问题。 权利要求书2页 说明书4页 附图5页 CN 115470686 A 2022.12.13 CN 115470686 A 1.一种基于多体耗散粒子动力学模拟获取液滴接触角的方法， 其特征在于： 包括以下 步骤： a)建立初始模型体系， 包括： 在软件中建立周期性模拟区域； 构建液滴和固体 基底多体耗散粒子动力学粗粒化液滴数值模型； 设定液滴粒子、 固体粒子相互作用力； 对液滴施加不同方向加速度g， 模拟重力加速度作用； 获取固体 基底不同倾 斜角度α 模型； b)模型计算， 包括： 针对每一 倾斜角度基底执 行： 利用修正Velocity‑Verlet算法更新每 个粒子的位置和速度； 对模型进行弛豫， 使模型达 到平衡状态； 将液滴模型中每 个粒子位置随时间变化的信息 输出到输出文件内； c)获取三项接触线处液滴轮廓坐标点， 包括： 针对每一 倾斜角度基底执 行： 利用软件读取步骤b)中所述输出文件， 将数值模型可视化， 获取液滴在固体基底上的 运动动画； 将运动动画中n个时刻液滴左右两侧三项接触线处分别标记一组弧形液滴粒子子集A、 B； 针对每一时刻获取子集A和子集B执行： 分别将子集A、 B中液滴粒子在笛卡尔坐标系下 坐标信息保存在2个TXT 文本中； d)拟合圆曲线， 获取接触角， 包括： 针对每一时刻获取子集A和子集B执 行： 利用软件分别读取步骤c)中所述保存有子集A坐标信息的TXT文本和保存有子集B坐标 信息的TXT 文本； 利用最小二乘法和子集A中粒子坐标信 息拟合第 一圆曲线， 利用最小二乘法和子集B中 粒子坐标信息拟合第二圆曲线； 令子集A中三项接触线处粒子坐标点为点a， 过点a做水平直线P1， 过P1与第一圈曲线交 点做切线L1， L1与P1所形成夹角为接触角 θ1； 令子集B中三项接触线处粒子坐标点为点b， 过点b做水平直线P2， 过P2与第一圈曲线交 点做切线L2， L2与P2所形成夹角为接触角 θ2； e)获取每一基底倾 斜角度和对应的静或动态接触角曲线图， 包括： 针对每一 倾斜角度基底执 行： 将n个时刻获取θ1、 θ2求平均值获取θ1*、 θ2*； 利用每一倾斜角度基底获取的θ1*、 θ2*绘制折线图， 获取每一基底倾斜角度和对应的静 或动态接触角折线图。 2.根据权利要求1所述的一种基于多体耗散粒子动力学模拟获取液滴接触角的方法， 其特征在于： 所述步骤a)中施加加速度g的大小始终为0.000845DPD单位； 加速度g的方向可 以通过g的空间向量修改， 基底位置始终不变， 通过加速度方向与基底形成不同夹角计算模权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115470686 A 2拟出基底不同倾 斜角度α 。 3.根据权利要求1所述的一种基于多体耗散粒子动力学模拟获取液滴接触角的方法， 其特征在于： 所述步骤a)中所述周期性模拟区域与可调整方向的加速度g配合下， 保证液滴 在一侧滑落出模拟区域时可以从另一侧重新回到固体基底， 而不会脱离固体基底， 保证模 拟的连续 性。 4.根据权利要求1所述的一种基于多体耗散粒子动力学模拟获取液滴接触角的方法， 其特征在于， 所述步骤c)中弧形子集A和B的高度为液滴总高度h的15％左右； 子集的中粒子 选取方法为， 从三项接触线交点处沿液滴轮廓依次向上选取。 5.根据权利要1所述的一种基于多体耗散粒子动力学模拟获取液滴接触角的方法， 其 特征在于， 所述α 为0 °时， 所测得θ1、 θ2均为静态接触角； 所述α 大于0 °时， 液滴开始向一侧滑 动， 所测得θ1、 θ2均为动态接触角； 所述动态接触角包括： 前进 接触角、 后退接触角； 液滴 前进 侧 θ 为前进接触角， 液滴后退侧 θ 为后退接触角。 6.根据权利要求1所述的一种基于多体耗散粒子动力学模拟获取液滴接触角的方法， 其特征在于： 所述 步骤a)中的软件为 LAMMPS软件， 步骤b)中的输出文件为.lam mpstrj文件。 7.根据权利要求1所述的一种基于多体耗散粒子动力学模拟获取液滴接触角的方法， 其特征在于： 所述 步骤c)中的软件为Ovito软件， 所述 步骤d)中的软件为matlab软件。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115470686 A 3