汽泡的成核和生长动力学

拉伸或过热（亚稳）液体中的汽泡成核是一种复杂的现象，具有广泛的应用。已经提出了几个具有不同详细程度的模型，用于预测从气泡形成到其生长、传输和变形的气泡动力学的关键特征。他们中的大多数人分别关注其中的几个方面。在这里，我们利用Landau和Lifshitz的波动流体力学理论，基于具有热涨落的两相液-汽系统的等温扩散界面描述，提出了一个完整的模型。随机强迫允许液体内自发出现汽团；扩散界面方法提供了后续生长和运输动力学的流体动力学描述。在这项工作中，我们将重点放在该模型的粗粒度版本上，该模型是通过对球壳上的完整三维方程求平均值获得的：得到的随机方程将在空间上取决于距汽团中心的径向距离。数值模拟提供了平均首次通过时间，即平均到超临界气泡形成的时间。粗略估计表明，相对于蛮力原子模拟，计算工作量减少了四个数量级，相对于全三维波动模型，计算工作量减少了两个数量级。模拟扩展到很长的时间尺度，使我们能够分析受限系统中惯性驱动的气泡振荡，与可用的理论预测完全一致。