大发体育寇继生教授课题组在流体力学研究方面取得重要进展

　　近日，流体力学领域权威国际学术期刊《Journal of Fluid Mechanics》（简称JFM，SCI二区TOP, IF 4.245）在线发表了大发体育土木工程学院寇继生教授与加拿大萨斯喀彻温大学Amgad Salama教授 、湖北工程学院王秀花教授合作的学术论文“Thermodynamically consistent phase-field modelling of activated solute transport in binary solvent fluids”，其中寇继生教授是论文的第一作者和通讯作者，大发体育是第一完成单位。 JFM是英国剑桥大学出版社旗下核心期刊之一，被公认为流体力学领域最著名的期刊。

　　扩散现象是最常见的物理化学现象之一。在常规扩散过程中，溶质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直至达到均匀分布。当溶剂为不混溶两相或多相流体时，溶质分子可从低浓度溶剂相向高浓度溶剂相输移，这种现象称为主动扩散。主动扩散广泛存在于自然界，并在诸多科技和工业领域都发挥着重大作用，如二氧化碳在海洋、地下水和空气中的转移，离子在细胞间的循环与分布，化学工程中的萃取技术等。

图1两相流相场模型计算结果
 

图2主动扩散模型计算结果

　　该论文引入了溶质在多相溶剂中的自由能，运用热力学第二定律建立了主动扩散问题的相场模型。该模型推广了多组分溶质的Maxwell-Stefan扩散方程，满足Onsager互易原理和热力学第二定律；考虑了具有不同密度的溶剂相，由热力学第二定律和伽利略原理推导出了统一的动量守恒方程。由于模型是高度非线性和多变量耦合的，因而其求解十分困难，为此该论文构造了线性化、多变量分离求解的数值模拟方法，而且该方法在离散层面保持了热力学第二定律和质量守恒定律等关键物理性质。该项研究为主动扩撒问题发展了统一的数学模型和数值计算方法，也为进一步研究多相流体中的扩散模型提供了理论框架。

　　论文：
　　Kou, J.S., Salama, A., Wang X.H. Thermodynamically consistent phase-field modelling of activated solute transport in binary solvent fluids. Journal of Fluid Mechanics, 2023, 955, A41.

　　作者简介：
　　寇继生，大发体育土木工程学院教授，主要研究方向为多相流及流固耦合数值模拟，在国内外重要期刊上发表论文100余篇。
                               

                                    文字：廖庆  编辑：张冉 严许媖