非经典液-气相变流的高效模拟：一种基本解法
流体动力学
2021-06-10 v1
摘要
经典的基于连续介质的液-气相变模型通常假设相界面处温度连续，并采用描述界面蒸发速率的关系式（例如 Hertz-Knudsen-Schrage）。然而，对于小尺度相变过程，如纳米液滴的蒸发，温度跨液-气界面连续的假设会导致显著的不准确性（McGaughey & Ward 2002; Rana et al. 2019），采用导出 Navier-Stokes-Fourier 方程（NSF）的经典本构关系也可能如此。在本文中，为捕捉小尺度下显著的稀薄效应，我们采用一种利用耦合本构关系（coupled constitutive relations，CCR）的扩展连续介质方法。在 CCR 理论中，NSF 方程本构关系中引入了源自不可逆热力学论证且与气体动理论一致的附加项。该建模方法使我们能够推导线性化 CCR 模型的新基本解，并基于基本解法（method of fundamental solutions，MFS）开发数值框架，从而能够以极低的计算成本执行三维多相微流模拟。新框架针对经典结果进行了基准测试，随后作为高效工具用于求解涉及液滴的三维相变事件。
引用
@article{arxiv.2106.04807,
title = {Efficient simulation of non-classical liquid-vapour phase-transition flows: a method of fundamental solutions},
author = {Anirudh S Rana and Sonu Saini and Suman Chakraborty and Duncan A Lockerby and James E Sprittles},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.04807},
year = {2021}
}