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基于格子Boltzmann方法的二维汽泡群熟化过程模拟

陈效鹏 冯君鹏 胡海豹 杜鹏 王体康

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基于格子Boltzmann方法的二维汽泡群熟化过程模拟

陈效鹏, 冯君鹏, 胡海豹, 杜鹏, 王体康

Lattice Boltzmann Simulation on Two Dimensional Vapour Bubble Ripening

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-11-26
  • 上网日期:  2022-03-04

基于格子Boltzmann方法的二维汽泡群熟化过程模拟

  • 1. 西北工业大学航海学院
  • 2. 西北工业大学
  • 3. 浙江大学航空航天学院
    基金项目: 国家级-国家自然科学基金 (11872315)

摘要: Ostwald熟化~(ripening)是指局部热力学平衡状态下, 颗粒/液滴/汽泡系统为了减小界面能, 而自发地进行颗粒群尺度分布调整的过程, 具有重要研究价值. 针对目前数值模拟手段缺乏的现状, 本文采用格子Boltzmann方法, 对相变速率主控的二维蒸汽泡系统演化开展了数值模拟研究. 模拟结果与本文所推导的二维汽泡群演化标度律吻合较好, 证实了格子Boltzmann方法对复杂相变-物质输运过程捕捉的准确性. 研究同时表明, 蒸汽泡系统演化过程中物质输运为液相压力不平衡所驱动, 并且在小汽泡``溃灭''过程中水动力学作用会影响汽泡群半径分布函数的局部细节; 汽--液状态方程参数对熟化过程的影响效果分析显示, 汽液两相比内能差是驱动相变的核心要素, 此差异越大相变速率越快---该结论进一步诠释了化学势驱动熟化过程的物理图像.

English Abstract

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