Программа для моделирования массопереноса в высыхающей на подложке капле в приближении тонкого слоя

Программа предназначена для моделирования массопереноса  в высыхающей на подложке капле на базе приближения тонкого слоя. Модель учитывает перенос растворённого или взвешенного вещества капиллярным потоком, диффузию этого вещества, испарение жидкости, формирование твёрдого осадка, зависимость вязкости и плотности потока пара от концентрации примеси. Рассматривается случай, когда трёхфазная граница "жидкость-подложка-воздух" закреплена.

Область применения - инженерные расчёты и научные исследования в области испарительной самосборки, функциональных покрытий, испарительной литографии, струйной печати и так далее.

Используемые алгоритмы основаны на явных и неявных разностных схемах. 

Предложена модификация численного метода, в которой комбинируется расщепление по физическим процессам, итерационный метод явной релаксации и метод прогонки. Разработан метод подавления пилообразных осцилляций.

Функциональные возможности программы: проведение расчёта для различных значений геометрических параметров (радиус основания капли, краевой угол смачивания и высота капли) и физических параметров раствора (начальная концентрация, коэффициент диффузии растворённого или взвешенного вещества, плотность, коэффициент поверхностного натяжения и другие). Для различных моментов времени процесса программа позволяет получить следующие данные, сохраняемые в файлы: двумерное поле скорости потока для осесимметричной задачи, профиль толщины жикого слоя или финального осадка, пространственное распределение массовой доли, усреднённой по толщине слоя, для растворённого или взвешенного вещества. Ограничение работы программы заключается в количестве узлов сетки N вдоль горизонтального направления, которое не должно превышать значение 101. При N > 101 необходимо значительно уменьшать временной шаг dt, что сделает расчёт не целесообразным из-за его большой продолжительности по времени.

Инструментальные средства создания - Visual Studio 2022 Community Edition (язык С++).

Лицензия - GNU General Public License v3.0

Алгоритм подробно описан в публикациях:

1. Kolegov, K. S. (2023). Suppression of sawtooth oscillations when using a finite-difference scheme for mass transfer simulation via the lubrication approximation in a droplet evaporated on a substrate. 

2. Колегов К.С. Подавление пилообразных осцилляций при использовании разностной схемы для моделирования массопереноса в высыхающей на подложке капле в приближении тонкого слоя // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки.— 2023.— Т. 27, № 2 DOI 10.14498/vsgtu1994
https://www.mathnet.ru/php/archive.phtml?wshow=paper&jrnid=vsgtu&paperid=1994&option_lang=rus 

 https://doi.org/10.48550/arXiv.2301.06983 (in Russian language)

https://github.com/kolegovk/Suppression-of-sawtooth-oscillations.git 

Исследование выполнено в рамках работы по гранту Российского научного фонда

№ 22-79-10216  https://rscf.ru/project/22-79-10216/