N相Navier-Stokes-Cahn-Hilliard混合模型的混合物感知闭合
流体动力学
2026-05-01 v1
摘要
扩散界面（相场）模型被广泛用于描述多相混合物及其界面动力学。然而，在多相设定中，本构闭合应在同一混合物的不同表示下保持有意义。现有的N相相场构造通常仅在某一相不存在时强制约化（限制到Gibbs单纯形的一个面），但未解决物理上相同的相可以合并而不改变控制方程这一自然要求。这需要表征热力学上可接受的、与在PDE层面合并相同相一致的混合物感知本构闭合。在此，我们证明，在一小组结构公理下，PDE层面的约化一致性唯一地将可接受自由能结构固定为理想混合贡献、对称平均场相互作用项和常系数二次梯度惩罚。同样的要求将Onsager迁移率矩阵限制为体积分数具有双线性退化的成对交换形式，从而产生一个包含Maxwell-Stefan型迁移率作为特例的热力学闭合。这些结果为N相Navier-Stokes-Cahn-Hilliard混合物模型提供了一个一致的闭合，并且在仅考虑体相的情况下，也为多相Maxwell-Stefan扩散系统提供了闭合。数值实验证实了预测的混合物感知约化性质，并展示了N相Navier-Stokes-Cahn-Hilliard框架在代表性多相流计算中的能力。
引用
@article{arxiv.2604.27999,
title = {Mixture-aware closure of the N-phase Navier--Stokes--Cahn--Hilliard mixture model},
author = {M. F. P. ten Eikelder and A. Brunk},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.27999},
year = {2026}
}
备注
46 pages