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例題２７スロットダイの塗布解析

本例題について

スロットダイによる膜の塗布工程を模擬した解析です。
モデル上部から供給した塗布液が一定流速で移動する基板に塗布されていく様子を確認することができます。
上流側の減圧の有無による違いを比較します。

Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。

解析モデルダウンロード

プロジェクトファイルをダウンロード（右クリックし、名前を付けてリンク先を保存してください。）

解析空間

項目	条件
解析空間	2次元
モデル単位	mm

解析条件

項目

タブ

条件

ソルバ

ソルバの選択

流体解析[Bernoulli]

解析の種類

流体解析

過渡解析

層流/乱流

流体解析

層流をチェック

流れの種類

流体解析

内部流れ：チェック

流体自動作成：チェックオフ

自由表面解析(VOF法)

流体解析

自由表面解析(VOF法)：チェック

自由表面解析(VOF法)の設定

流体解析

相の設定：「000_空気、Coating_Liquid」を登録

重力を考慮する：チェック

表面張力を考慮する：チェック

相ペアの設定：

相1	相2	表面張力	接触角
000_空気	Coating_Liquid	0.0611	45

時間ステップ[自動]

過渡解析

設定項目	条件
時間ステップ	自動終了時刻：0.1[s]
終了時刻	0.1[s]
ステップ数	1000
出力間隔	出力間隔を指定する：チェック
自動ステップ詳細設定	クーランすによる制御：チェッククーラン数：1

メッシュ(流体)設定

メッシュ

標準メッシュサイズ:0.025[mm]

積層メッシュを生成する：チェックオフ

要素の種類：4角形フリー/スイープメッシュ

流体部コントロールボリュームタイプ：要素中心型

モデル図

塗布液の初期状態を矩形のボディで設定しています。矩形のボディと重なっている部分が塗布液の初期形状となります。

塗布液は上部から供給されます。流速と流入する相として塗布液を指定します。

底面は塗布液を右側の出口に輸送するため、移動壁を指定します。

左側の開口部は、減圧なしモデルでは、自然流入/流出、減圧ありモデルでは負の圧力を指定します。

ボディ属性および材料の設定

ボディ No./ボディタイプ	ボディ属性名	材料名
5/Face	Slot_Die	000_空気※
6/Face	Initial	Coating_Liquid

※空気は材料データベースを利用

塗布液の材料定数は以下のように設定しています。

材料名	タブ	定数
Coating_Liquid	密度	1200[kg/m3]
Coating_Liquid	粘度	0.025[Pa・s]

境界条件

境界条件名/トポロジ	タブ	境界条件の種類	条件
Inlet/Edge	流体	流入	強制流入を選択流速：0.17[m/s] 自由表面解析(VOF法)の設定：流入する相：Coating_Liquid
Outlet/Edge	流体	流入/流出	自然流入/流出
Pressure_Inlet/Face	流体	流入/流出	減圧なし：自然流入/流出減圧あり：圧力指定：-2[kPa]
Moving_Wal/Facel	流体	固体壁	移動壁を選択移動壁の設定壁の運動：並進速度：0.5[m/s]