近日，数学与数据科学学院2024级硕士研究生陈春昊的科研成果“A fully discrete decoupled scheme and applications for non-isothermal two-phase flow model with different viscosities and thermal diffusivities”发表于计算力学三大刊之一Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering上。该论文是在导师李剑教授和陕西师范大学李瑞副教授、美国密苏里科技大学何晓明教授共同指导下完成的。这项工作为具有不同粘度和热扩散率的非等温两相流模型的高效、解耦、线性、全离散数值格式的构造提供了新的研究策略。该研究成果与李剑教授团队今年在Journal of Computational Physics上发表的成果受到了同行的广泛关注，先后受邀在中科院、同济大学、南方科技大学、宁波东方理工大学等高校及中国数学会计算数学年会、中国工业与应用数学学会年会研讨论会上报告。
热流耦合系统的核心机制在于流体流动与热量传输之间的相互作用。此系统在自然与工程领域应用广泛，如地幔对流与火山动力学、大气与海洋环流、隧道回填材料的热管理，以及石油工程中的强化采油等。在实际应用中，热流耦合多表现为两相流系统，其中一相具有高温，另一相具有低温。然而，针对黏性与热扩散率不匹配的非等温两相流系统，其涉及流体动力学、相分离与热传输相互作用的强耦合效应，以及复杂的界面动力学，使得现有数值算法与软件在三维实际模拟中仍面临显著挑战。为此，团队构造了黏性与热扩散率不匹配条件下的非等温两相流模型。通过采用不变能量二次化、引入人工可压缩方法，并结合隐式-显式格式处理非线性项，提出了一种面向该类问题的线性解耦全离散有限元方法。该方法无需对压力场施加人为边界条件，避免了出现压力边界层，并从理论上严格证明了无条件能量稳定性与解的唯一性，有效克服了实际三维模拟中长时间，大步长和数值震荡等若干关键问题。
据了解, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering (CMAME)，Journal of Computational Physics (JCP)和International Journal for Numerical Methods in Engineering (IJNME)是计算力学领域的三大国际顶级学术期刊，享有崇高的学术声誉。CMAME自1972年创刊以来，始终致力于发表计算方法的原创性基础研究与前沿突破，其核心特色在于数学推导的严谨性、算法设计的创新性及工程应用的实用性。该刊汇集了计算力学众多奠基性成果，诸多开创性的数值方法与理论框架均在此首次发表，深刻塑造了现代计算仿真的发展范式与学科轨迹。
（核稿：王志东 编辑：刘倩）
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