面向任意截面积的管道两层液-气分层流新模型

本文推导了用于管道中任意截面积液-气两层分层流的新模型。下层由不可压缩流体占据，液相动力学基于静压，遵循浅水近似；上层由可压缩气体占据，遵循理想气体定律，满足质量、动量和能量守恒。两个子系统通过非保守项相连，代表层间动量和能量交换。分析了模型的双曲特性，包括熵不等式的推导以及对应系数矩阵特征值的近似。数值测试旨在展示模型的优势及数值近似方法，包括保衡性、里普问题、扰动以及对静止稳态的收敛。除了水和空气（层间密度差显著）的仿真外，还展示了密度差不那么显著的情况（如气体和液态氢）。