Влияние объемной конденсации на параметры процессов переноса на межфазных поверхностях

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы теплофизики, связанной с моделированием существенно неравновесных процессов испарения-конденсации, одновременно протекающих на межфазных поверхностях и в пространстве между ними. Адекватное описание высокоинтенсивных процессов тепломассопереноса в двухфазных системах является актуальной задачей в связи с развитием современных технологий и исследованием различных природных явлений. В частности, для микро - и наноэлектроники требуется разработка новых типов теплообменных устройств, вследствие чего возникает интерес к испарению и кипению как наиболее эффективному способу отвода тепла от тепловыделяющих элементов. Решение рассматриваемых в проекте задач также напрямую связано с вопросами обеспечения надежной работы современных двигателей на криогенном топливе, для разработки и создания которых требуется глубокое понимание процессов, реализующихся при движении паро-капельной смеси в областях с различными степенями пересыщения. Велика роль процессов конденсации-испарения в теплообмене и динамике облачной атмосферы, переносе в атмосфере загрязняющих химических веществ. Таким образом, полученные при реализации проекта результаты могут быть важными для различных технических приложений и при исследовании природных явлений. Исследование процессов переноса при высокой интенсивности требует применение методов и подходов, не имеющих ограничений по степени неравновесности рассматриваемых процессов. В настоящем проекте для описания процессов переноса в паре планируется использовать кинетическое уравнение Больцмана, а для описания процесса объемной конденсации – кинетическое уравнение для функции распределения капель по размерам. При этом присутствие в объеме пара капель будет учитываться специальной процедурой трансформации функции распределения молекул по скоростям. В качестве дополняющего метода описания процессов испарения-конденсации с возможностью объемной конденсации в проекте планируется использовать метод молекулярно-динамического (МД) моделирования. Преимущество данного подхода состоит в возможности моделировать жидкую и паровую фазу на базе единого вычислительного метода. Результаты МД моделирования могут быть использованы для корректировки выражения, описывающего скорость нуклеация в зависимости от степени пересыщения. Научная новизна проекта состоит в комплексном подходе к исследованию рассматриваемых в проекте неравновесных процессов. При этом, с одной стороны, будут применяться хорошо известные и зарекомендовавшие себя методы кинетической теории газов: прямое численное решение кинетического уравнения Больцмана, различные методы решения кинетического уравнения для функции распределения капель по размерам. С другой стороны, будут использованы современные методы многомасштабного атомистического моделирования.