技术特征：
1.一种基于数值仿真的直写打印中沉积细丝的横截面预测方法，其特征在于，步骤如下：s1、构建直写打印过程的三维几何模型，模型包括有喷嘴入口面、喷嘴内表面、喷嘴外表面、喷嘴底面、空气边界面和沉积基板面；s2、对步骤s1构建的三维几何模型进行网格划分，其原则为：1)自喷嘴内表面至喷嘴内部形成的与喷嘴内径一致的圆柱形区域内、以及自喷嘴底面至其在沉积基板投影面之间形成的外径与喷嘴外径一致的圆柱形区域内均划分有密度最大网格；2)平行于横截面方向的网格密度大于垂直于横截面方向的网格密度；s3、设置仿真中的墨水材料特性、相分数初始条件、以及各个表面的边界条件和边界初始条件；s4、利用流体体积数值法求解获得沉积细丝的三维形状；s5、利用图像处理软件对步骤s4得到沉积细丝进行横向截取，以获得沉积细丝的横截面形状和尺寸。2.根据权利要求1所述的基于数值仿真的直写打印中沉积细丝的横截面预测方法，其特征在于，在步骤s1中，三维长方体的顶面、前面、背面、左侧面和右侧面为空气边界面；三维长方体的底面为沉积基板面；自三维长方体的左侧顶面竖直向下设置圆柱形盲孔，且圆柱形盲孔的直径等于直写打印机中的喷嘴外径；在圆柱形盲孔内居中设置有直径小于圆柱形盲孔内径的圆柱形凸台，且圆柱形凸台的直径等于喷嘴的内径；圆柱形凸台的顶面与三维长方体的顶面齐平、底面与盲孔的底面齐平；圆柱形凸台的顶面为喷嘴入口面；圆柱形凸台的外侧面为喷嘴内表面；圆柱形盲孔的内侧面为喷嘴外表面；位于圆柱形盲孔的内侧面与圆柱形凸台的外侧面之间的圆柱形盲孔的环形底面为喷嘴底面。3.根据权利要求1所述的基于数值仿真的直写打印中沉积细丝的横截面预测方法，其特征在于，在步骤s3中，墨水材料特性包括密度ρ、表面张力系数σ和粘度μ；相分数初始条件为：自喷嘴内表面至喷嘴内部区域(即圆柱形凸台所在区域)相分数为1，其他区域的相分数为0；边界条件为：
①
设置喷嘴入口面的边界类型为入口边界，速度设置为喷嘴入口的墨水速度为v
e
；
②
设置喷嘴内表面、喷嘴外表面和喷嘴底面的边界类型为无滑移边界，对应无滑移条件；
③
设置空气边界面的边界类型为输入输出边界，边界条件为仿真中的实时动态计算值；
④
设置沉积基板面的边界类型为无滑移边界，对应无滑移条件，速度设置为喷嘴相对于沉积基板的水平移动速度v
n
。4.根据权利要求3所述的基于数值仿真的直写打印中沉积细丝的横截面预测方法，步骤s4的具体方法为：利用流体体积数值法求解每个网格的相分数，并取相分数值为0.5的曲面为沉积细丝的三维形状。5.根据权利要求1所述的基于数值仿真的直写打印中沉积细丝的横截面预测方法，其特征在于，步骤s1～步骤s4采用openform软件实现。6.根据权利要求1所述的基于数值仿真的直写打印中沉积细丝的横截面预测方法，其特征在于，步骤s5采用paraview软件实现。
技术总结
本发明公开了一种基于数值仿真的直写打印中沉积细丝的横截面预测方法，步骤为：S1、构建直写打印过程的三维几何模型；S2、对三维几何模型进行网格划分；S3、设置仿真中的墨水材料特性、相分数初始条件、以及各个表面的边界条件和边界初始条件；S4、利用流体体积数值法求解获得沉积细丝的三维形状；S5、对沉积细丝进行横向截取以获得沉积细丝的横截面形状和尺寸；该预测方法能够实现简单且精确地预测直写打印中沉积细丝横截面的形状和尺寸，且方法合理有效且具有较高的预测精度和普适性。合理有效且具有较高的预测精度和普适性。合理有效且具有较高的预测精度和普适性。
技术研发人员：陈张伟 涂勇强
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：2022.05.09
技术公布日：2022/9/13