具有解析微米液层和共轭传热的核态沸腾直接数值模拟
流体动力学
2025-10-08 v1
摘要
在本文中，基于几何体积分数(VOF)框架的相变模型被扩展用于模拟具有解析微米液层和共轭传热的核态沸腾。同时求解流体和固体域中的热传导，并施加界面传热阻力(IHTR)。本模型在开源软件Basilisk中实现，并采用自适应网格细化(AMR)，显著提高了计算效率。然而，AMR所需的近似投影方法由于强烈的热和质量传递而在微米液层中引入强烈振荡。该问题通过虚拟流体方法得到解决，使得核态沸腾实验得以成功复现。与之前的文献研究相比，计算成本降低了三个数量级。进一步研究了接触角的影响，揭示了不同接触角下的一致热力学效应。最后，从成核到脱离的完整气泡循环被模拟，据我们所知，这在开放文献中尚未被报道。与实验数据取得了合理的一致性，使得能够识别影响微米液层区域核态沸腾模拟的关键因素，而这些因素此前因模拟时间有限而被掩盖。
引用
@article{arxiv.2503.12171,
title = {Direct numerical simulation of nucleate boiling with a resolved microlayer and conjugate heat transfer},
author = {Tian Long and Jieyun Pan and Edoardo Cipriano and Matteo Bucci and Stéphane Zaleski},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.12171},
year = {2025}
}