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title: CAE-Yokohama_20260418R
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author: [杉山 一久](https://image.docswell.com/user/sgy-kaz)
site: [Docswell](https://www.docswell.com/)
thumbnail: https://bcdn.docswell.com/page/8EDKX1NN7G.jpg?width=480
description: openCAE 勉強会資料　横浜第18回　20260418　円柱の外壁にできるメニスカス形状に関するCFD解析
published: April 22, 26
canonical: https://image.docswell.com/s/sgy-kaz/KJW96E-2026-04-22-114157
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# Page. 1

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/8EDKX1NN7G.jpg)

キャピラリーの外側のメニスカスは
どうなっているのか
（液高さ）
・hemiwicking (micropillar array) の原動力は？
第１８回OpenCAE勉強会＠横浜
2026/04/18
1


# Page. 2

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/V7PKPQ5NJ8.jpg)

計算結果 水平モデル
・
D = L = 20μm、H = 50μm
真横から
①
②
③
2


# Page. 3

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/2JVV25PYJQ.jpg)

計算結果
・流れのパターン
曲率増大
給液部
フロント部
常
圧
低
圧
粘性流体流れ
（Darcy, Washburn)
3


# Page. 4

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/5EGLR6PWJL.jpg)

浸透液先端だけのモデル
・先端部での液面の上昇
間隙
先端モデル
①
①
②
③
4


# Page. 5

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4JQYV42Q7P.jpg)

ピラー１本だけの場合
・液面に１本だけ立てられた円柱の周りにできる液面
interFoam
①
②
③
ネタばらし
ドゥジェンヌ、ブロシャール-ヴィアール、ケレ 奥村 剛 訳
表面張力の物理学ーしずく、あわ、みずたま、さざなみの世界ー
2.3.3 鉛直な繊維に接する湾曲面、p45
5


# Page. 6

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/K74WMQLYE1.jpg)

モデル形状
⇔ ２次元軸対称
３次元 1/4 モデル
２次元底面
H
①
A
②
③
ｂ
A
ピラー（半径；ｂ）
6


# Page. 7

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LJ1Y8PLNEG.jpg)

メッシュ
メッシュ
Gmsh 底面から押出し
底面メッシュ（A,b)=(5,1) [mm]
A
ｂ
A
ピラー（半径；ｂ）
近傍はほぼ直方体
7


# Page. 8

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GJWGZ2QM72.jpg)

境界領域
境界ゾーンの区分と名称
atmosphere
A
outlet(y=A)
z=１/2/5
sym.(x=0)
A
pillar wall
sym.
(y=0)
outlet
(x=A)
A
inlet(z=-0.25)
①
②
③
z=-0.0（初期液面）
z=-0.25
[mm]
8


# Page. 9

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4EZL1DWM73.jpg)

境界条件
inlet
outlet
atmosphere
wall
sym.
α
1
zeroG
InletOutlet
θ
symmetry
p-rgh
0
Ptotal
0
Pffp
symmetry
U
UpIO
Uin-out
UpIO
noSlip
symmetry
UpIO
pressure Inlet-Outlet Velocity
Uin-out
Inlet-Outlet Velocity
Pffp
fixedFluxPressure
θ＝３０°(static)
9


# Page. 10

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/Y76WL1G57V.jpg)

system/fvSolution
"alpha.water.*"
{
/*nAlphaCorr
1; //default
nAlphaSubCycles 2;
cAlpha
1; */
nAlphaCorr
2;
nAlphaSubCycles 1;
cAlpha
1;
//icAlpha,scAlpha
MULESCorr yes;
nLimiterIter 5;
solver smoothSolver;
smoother symGaussSeidel;
tolerance 1e-9;
relTol 0;
}
10


# Page. 11

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/G75M14VG74.jpg)

パラメータ
constant/transportProperties
system/controlDict
water
deltaT
1e-7;
{
transportModel Newtonian;
runTimeModifiable yes;
nu
1e-5; //1e-06;
adjustTimeStep yes;
rho
1000;
maxCo
0.1;
}
maxAlphaCo
0.1;
air
maxDeltaT
1;
{
transportModel Newtonian;
nu
1.48e-05;
rho
1;
}
κー１ ；毛管長
sigma
0.0707106;
= sqrt(σ/ρｇ）
（ｇ=9.81)
～２.６ｍｍ（空気/水）
11


# Page. 12

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/9J291V3DER.jpg)

計算結果（A,ｂ=5,1)
・平衡状態に着目
非定常解析 液面が振動
液表面
圧力（p-ρgh）
beach
offshore
12


# Page. 13

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/DEY4Z31MJM.jpg)

計算結果（A,ｂ=5,1)
・液面の振動
13


# Page. 14

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/VJNY3V2378.jpg)

計算結果（A,ｂ=5/10,1)
・非定常解析 液面が振動
14


# Page. 15

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/YE9P961PJ3.jpg)

計算結果（A,ｂ=5,0.1/1)
・非定常解析 液面が振動
15


# Page. 16

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GE8D9Z4XED.jpg)

offshore 液面の上昇
・液面に１本だけ立てられた円柱の周りにできる液面
outlet 境界で alpha.water が zeroGradient
2A
①
②
③
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# Page. 17

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LELMWD6N7R.jpg)

解析結果
平衡状態の液面高さ（inlet 境界(z=-0.25)から）
0.5
A
b
2
5
10(8,b=0.1)
Net
beach
o-s
Net
beach
o-s
Net
beach
o-s
Net
beach
o-s
0.12
3.52
3.40
0.21
0.62
0.41
0.24
0.51
0.27
0.25
0.50
0.26
0.3
0.45
0.74
0.29
0.48
0.74
0.25
1
0.92
1.32
0.40
1.00
1.25
0.25
0.1
[mm]
o-s : offshore
初期液面
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κー１（毛管長）～２.６ｍｍ


# Page. 18

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4JMY9P5QJW.jpg)

解析結果
・ offshore から beach までの液面高さの差(Hnet)
𝒉~𝒃𝒍𝒏
𝟐𝜿−𝟏
𝒃
𝒃 ≪ 𝜿−𝟏
①
②
③
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# Page. 19

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/PJR9G13K79.jpg)

まとめ
・解析的に予想される遡上高さを再現
ピラーの直径（2b）が小さくなると、遡上高さが低下
・ outlet 境界条件の設定
無限遠方で 液高さ、勾配がゼロ
有限の解析領域端で勾配ゼロ → ピラーが周期的に配列した状態
他に良い近似は
・ offshore の液面高さ
エネルギー保存で説明できるか
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