二维相流中可溶性表面活性剂输运模型

本文提出一种用于二维相流中可溶性表面活性剂的新型输运模型。在二维相流中，可溶性表面活性剂可从任一相的界面吸附/脱附到基体中，也可修改界面属性。这导致界面上表面活性剂浓度出现尖锐梯度，以及在选择性吸附/脱离时，两个相之间基体中的浓度也出现尖锐梯度，这对数值模拟构成严重挑战。为克服这一挑战，我们提出一种可准确模拟吸附和脱离过程的表面活性剂输运计算模型。该模型采用中心差分格式离散化，导致一种无耗散的实现，对湍流流动仿真至关重要。该模型可与 ACDI 辐射界面方法（Jain，2022）一起使用，但也可与其他基于代数的界面捕获方法一起使用。进一步地，本文提出模型的优势在于：(a) 在满足提出的准则时，该模型保持表面活性剂浓度场的正性，这是模拟表面活性剂的物理可实现性要求；(b) 本文提出的模型保持界面和基体表面活性剂的离散约束，防止表面活性剂在界面和基体之间以及两个相之间基体中出现人工数值扩散。最后，我们针对一维和多维情形进行数值仿真，评估了模型的准确性和鲁棒性、标量浓度场正性质量以及表面活性剂在界面上的约束。我们还研究了表面活性剂对振荡液滴和复杂液滴/气泡载湍流流动的影响。