Односкоростная модель двухфазных жидкостей для расчета течений из первых принципов

Представлена односкоростная модель однокомпонентных сред для расчета двухфазных течений на основе законов сохранения с минимальным количеством дополнительных предположений. Модель и численный метод предназначены для использования в прямом численном моделировании (DNS) сложных двухфазных течений на высокопроизводительных вычислительных комплексах (в перспективе порядка одного экзафлопса). Замкнутая система уравнений выписана для неосредненных параметров (так называемых микропараметров) среды со сложным уравнением состояния. В модели изначально предполагается, что каждая точка области течения полностью характеризуется одной плотностью, одной скоростью и одной внутренней энергией, без использования гипотезы о равенстве скоростей различных фаз, трактуемых как взаимопроникающие континуумы. Для описания границы раздела фаз используется модель диффузного интерфейса, что позволяет проводить расчет двухфазных течений методом сквозного счета. Предложен метод построения зависимости термодинамических функций от плотности и внутренней энергии во всем диапазоне изменения параметров на основе реальных функций для чистых фаз. Гидродинамической основой модели являются уравнения Навье–Стокса или уравнения Эйлера с учетом процессов теплопроводности. Для проверки адекватности модели приводятся результаты расчетов одномерных задач для реальной воды: задача Стефана и задача об образовании и слиянии пузырьков.