Leidenfrost 蒸汽层的流体动力崩溃

在 Leidenfrost 效应中，稳定的蒸汽膜可将热固体与蒸发液体分隔开。最终，在形成后并随冷却，蒸汽层无法维持并发生剧烈崩溃，表现为暴沸。在计算上，对此不稳定性的建模涉及流体动力学、热力学、快速蒸发以及从 $\mu$m 到 cm 的长度尺度之间的相互作用。为降低计算成本而做的选择性假设，将以往多数研究局限于稳态考察。此处，我们结合两相层流、传热与蒸发于有限元模拟中，以考察冷却过程中 Leidenfrost 蒸汽层的失效。在静息期，蒸汽层的几何形态与稳态润滑理论吻合良好。在模拟中，我们报告失效时固体的局部温度 $T_-$，其为使用相同几何与材料条件的近期实验工作的下界。令人惊讶的是，我们发现惯性力——在蒸汽层的理论处理中通常被忽略——正是引发导致失效的不稳定性的原因。