近日，流體力學領域權威國際學術期刊《Journal of Fluid Mechanics》（簡稱JFM,，SCI二區(qū)TOP, IF 4.245）在線發(fā)表了我校土木工程學院寇繼生教授與加拿大薩斯喀徹溫大學Amgad Salama教授 ,、湖北工程學院王秀花教授合作的學術論文“Thermodynamically consistent phase-field modelling of activated solute transport in binary solvent fluids”，其中寇繼生教授是論文的第一作者和通訊作者,，紹興文理學院是第一完成單位,。 JFM是英國劍橋大學出版社旗下核心期刊之一，被公認為流體力學領域最著名的期刊,。

　　擴散現象是最常見的物理化學現象之一,。在常規(guī)擴散過程中，溶質分子從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域轉移直至達到均勻分布,。當溶劑為不混溶兩相或多相流體時,，溶質分子可從低濃度溶劑相向高濃度溶劑相輸移，這種現象稱為主動擴散,。主動擴散廣泛存在于自然界,，并在諸多科技和工業(yè)領域都發(fā)揮著重大作用，如二氧化碳在海洋,、地下水和空氣中的轉移,，離子在細胞間的循環(huán)與分布，化學工程中的萃取技術等,。

圖1兩相流相場模型計算結果
 

圖2主動擴散模型計算結果

　　該論文引入了溶質在多相溶劑中的自由能,，運用熱力學第二定律建立了主動擴散問題的相場模型。該模型推廣了多組分溶質的Maxwell-Stefan擴散方程,，滿足Onsager互易原理和熱力學第二定律,；考慮了具有不同密度的溶劑相,，由熱力學第二定律和伽利略原理推導出了統(tǒng)一的動量守恒方程。由于模型是高度非線性和多變量耦合的,，因而其求解十分困難,，為此該論文構造了線性化、多變量分離求解的數值模擬方法,，而且該方法在離散層面保持了熱力學第二定律和質量守恒定律等關鍵物理性質,。該項研究為主動擴撒問題發(fā)展了統(tǒng)一的數學模型和數值計算方法，也為進一步研究多相流體中的擴散模型提供了理論框架,。

　　論文：
　　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.

　　作者簡介：
　　寇繼生,，紹興文理學院土木工程學院教授，主要研究方向為多相流及流固耦合數值模擬,，在國內外重要期刊上發(fā)表論文100余篇,。
                               

                                    文字：廖慶  編輯：張冉 嚴許媖