闪蒸蒸发 Riemann 问题：形式化及其精确解

闪蒸蒸发是实际流体中的一种液气相变现象，在航空航天推进系统中普遍存在。为了阐明此类复杂流动的物理机制并为计算流体力学模拟提供理论基准，本文在均匀平衡和气液平衡假设的框架内，形式化了以膨胀分支穿过饱和线为特征的闪蒸蒸发 Riemann 问题。针对任意双参数状态方程，建立了一个能够解析求解平衡两相流体所有热力学导数的精确解框架。通过评估 Landau 基本导数，分析了 FeRP 中出现的非经典波结构，并提出了一种将 Chapman-Jouguet 条件作为外部约束的稳定迭代求解策略。此外，基于 Wood 力学平衡声速开发了 FeRP 的精确解，从而能够全面评估其热力学含义。结果表明，Wood 模型改变了 Euler 方程中两相混合物熵的定义，引入了以“密度滞后”效应和非物理熵减为特征的等熵路径。在典型超燃冲压发动机燃料喷射条件下对 FeRP 的对比分析表明，尽管 Wood 模型捕捉到了 Riemann 解曲线的总体趋势，但与完全平衡模型相比，它显著低估了中间压力、速度和汽化程度。