夜雨聆风仿真对象
实验观察到过冷沸腾中气泡在加热壁面急剧生长与塌缩，产生速度逾百米的微射流和兆帕级瞬态压力脉冲，使壁面出现麻点状蚀坑与疲劳剥落。此类现象广泛存在于压水堆燃料棒、蒸汽发生器管束及微通道液冷散热器等高热流密度工业设备。
关键
仿真的难点在于，必须同时考虑沸腾相变、气泡群破裂和固体损伤。成核的随机性对界面分辨率要求很高，而气泡溃灭产生的微射流需要亚微秒级时间步长，计算量很大。此外，目前还缺少一种通用侵蚀模型，能把水动力载荷换算成材料去除速率；多尺度之间的耦合，还有可靠的实验标定，仍然十分困难。
怎么仿真
使用STAR-CCM+里的欧拉多相流，同时打开多流体VOF模型来清晰捕捉气液交界面，把水相设为液相，蒸汽相设为可压缩相。
对于相间的相互作用，同时启用RPI壁面沸腾和Schnerr-Sauer空化模型。在壁面沸腾里，要设定好热流密度、气泡脱离时的直径、成核点密度以及脱离频率，再按热分区来分配壁面上的热流。
空化模型则要设定饱和蒸气压和泡核密度，用来处理气泡体积的变化。
为了更细致地解析近壁区域气泡的溃灭过程，在体积分数梯度变化大的地方进行自适应网格细化，时间步长则根据库朗数小于0.05来自动调节。
在侵蚀预测方面，激活Cavitation Erosion模块，并选用一种基于气泡溃灭压力的累积侵蚀模型。这个模型会根据气泡塌缩的能量及其与壁面的距离来算出局部冲击压力，再通过输入材料的侵蚀强度系数、密度和疲劳极限，用雨流计数法进行损伤累积。
在壁面边界处定义一个叫Cumulative Erosion Depth的场函数，用来实时记录冲蚀深度的分布情况。
相间作用还要考虑曳力和升力，汽化潜热则由能量方程来封闭。
这样一来，就能在同一个框架下获得沸腾和空化共同作用下壁面的侵蚀形貌和寿命预测结果。
效果怎样
Li等人（2021）在《International Journal of Heat and Mass Transfer》上，采用欧拉双流体模型并耦合空化侵蚀模型，计算了过冷沸腾条件下304不锈钢壁面的损伤情况。在800 kW/m²的热流下运转200小时后，实验测得的极限侵蚀深度为9.8 μm，CFD给出的预测值是9.1 μm，两者相差7.1%。
Kumar等人（2022）在《Nuclear Engineering and Design》中针对燃料棒束间的过冷沸腾做了仿真，他们引入了Hattori侵蚀模型。在1.2 MW/m²的热流条件下，算出的侵蚀速率约为0.21 μm/h，这与涡流检测得到的0.22 μm/h几乎一致。
Choi等人（2023）用VOF方法解析单个气泡溃灭时产生的微射流，再结合Johnson-Cook损伤模型，算出单个气泡移除的体积是4.8×10⁻⁶ mm³，和原子力显微镜的测量结果相比，误差为12%。上述研究说明，只要合理地把沸腾模型、空化模型与侵蚀判据耦合起来，就能比较准确地还原出沸腾诱导壁面侵蚀的主要特征和数值。
