基于超bolic Godunov-Peshkov-Romenski 模型的相变数值模拟

本文提出了针对 Godunov、Peshkov 和 Romenski (GPR 模型) 的第一类超bolic 连续介质相变界面 Riemann 问题的热力学一致解。在相变存在时，界面物理由微观尺度上的分子相互作用所支配，这超出了 bulk 相变中宏观连续介质模型的范围。我们开发的两相 Riemann 求解器通过引入局部热力学模型来预测界面熵产生，从而解决了该多尺度问题。利用非平衡热力学的现象学关系，推导了界面质量和热量通量，并基于熵产生量提供了相界的闭合条件。我们将所提出的 Riemann 求解器在高效的锋利界面 level-set Ghost-Fluid 框架中应用，以提供相变下界面之间的耦合条件。作为单相基准，研究了 Rayleigh-Bénard 对流，以比较 GPR 模型的 hyperbolic 热力学松弛公式与 hyperbolic-抛物型 Euler-Fourier 系统的差异。该新型界面 Riemann 求解器经由蒸发冲击管的分子动力学仿真（采用 Lennard-Jones 位移截断势）得到验证。在宏观尺度上，计算了 n-Dodecane 材料的蒸发冲击管，并与 Euler-Fourier 结果进行了比较。最后，展示了该数值方案的效率和鲁棒性，进行的冲击-液滴相互作用仿真中既包含相态传递又包含表面张力，同时面临严重的界面变形。