【摘 要】
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液滴蒸发现象在喷雾燃烧等领域普遍存在,是两相流领域的关键基础问题,由于其尺度小、速度快,对液滴蒸发的数值模拟研究引起了广泛的关注。然而,计算过程中的数值离散误差往往导致在相界面附近出现非物理的虚假速度,从而影响两相流数值模拟结果的准确性。本文发展了一种基于改进的Lax-Wendroff格式的、具有精细平衡性质的两相流数值格式,验证了其在抑制虚假速度上的有效性,并应用该格式对液滴蒸发过程进行了模拟与
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液滴蒸发现象在喷雾燃烧等领域普遍存在,是两相流领域的关键基础问题,由于其尺度小、速度快,对液滴蒸发的数值模拟研究引起了广泛的关注。然而,计算过程中的数值离散误差往往导致在相界面附近出现非物理的虚假速度,从而影响两相流数值模拟结果的准确性。本文发展了一种基于改进的Lax-Wendroff格式的、具有精细平衡性质的两相流数值格式,验证了其在抑制虚假速度上的有效性,并应用该格式对液滴蒸发过程进行了模拟与分析。本文的工作内容如下:（1）本文首先发展了一种基于改进的Lax-Wendroff格式的两相流数值格式,该格式具备精细平衡性质。基于标准Lax-Wendroff格式,本文在求解中间时刻界面宏观量时加入源项,同时用界面力近似得到体积力。结果表明,该格式在抑制虚假速度上有着良好的效果,在气液大密度比（1:1000）情况下,可将虚假速度的量级降低到机器精度,有效地消除了虚假速度对模拟结果的影响。（2）在上述格式的基础上,对两相系统中的虚假速度进行机理分析。探究了动量方程形式、粘度、空间插值格式、外力格式对虚假速度的影响,考虑了虚假速度的最终量级及其下降过程的速度、数值稳定性。（3）探究了虚假速度及自发收缩对液滴蒸发过程的影响。借助重启动过程,比较了有、无虚假速度时液滴半径变化程度的不同。给出了蒸发过程中虚假速度造成的、随时间变化的误差占比情况。探究了液滴自发收缩现象对蒸发过程液滴半径变化的影响及半径小于液滴临界消失半径时液滴蒸发与自发收缩间的主导关系。
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