耦合流体-多孔介质系统中湍流对流与相变动力学的统一数值框架
流体动力学
2026-01-28 v2
摘要
本 work 提出了用于模拟耦合流体-多孔介质系统中不可压流动及热力输运和相变过程的统一数值框架。基于鲁迪-布林斯方程、热力和溶质输运的对流扩散方程，以及描述多孔介质演化的相场方程，建立了完整的控制方程组。相变过程及其相关影响作为相应的源项纳入模型。随后开发了求解控制方程的数值方法。通过数值方法模拟了多种模型问题。对于耦合流体-多孔介质系统中的不可压流动，模拟了多孔基底上的通道湍流和两层系统中的热力对流。对于相变流动，测试了一维斯特凡问题和二维纯水冻结流程。结果与现有模拟结果一致。最后，使用完整求解器模拟了海水冻结过程中冰芽生长，成功复现了相同条件下的实验结果。因此，所开发的框架为研究涉及固液相变的流体-多孔介质系统中复杂的多相、多组分输运现象提供了 versatile and reliable 的工具。
引用
@article{arxiv.2510.22730,
title = {A Unified Numerical Framework for Turbulent Convection and Phase-Change Dynamics in Coupled Fluid-Porous Systems},
author = {Rongfu Guo and Yantao Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.22730},
year = {2026}
}
备注
28 pages, 10 figures