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Sharp-interface continuum thermodynamics of multicomponent fluid systems with interfacial mass

Bothe, Dieter (2022)
Sharp-interface continuum thermodynamics of multicomponent fluid systems with interfacial mass.
In: International Journal of Engineering Science, 179
doi: 10.1016/j.ijengsci.2022.103731
Artikel, Bibliographie

Kurzbeschreibung (Abstract)

We revisit the sharp-interface continuum thermodynamics of two-phase multicomponent fluid systems with interfacial mass. Since the published work is not fully consistent, we provide a rigorous derivation of the local balance equations and the entropy production rates, including all relevant steps and mathematical tools. Special emphasis is put on an axiomatic form of the entropy principle which, at the same time, allows for an efficient closure process. The latter builds on an appropriate representation of the entropy production rates, which is based on structural information being obtained from a more refined model which includes partial momenta and is given in an appendix. The closure relations obtained for the one-sided bulk-interface species transfer rates are further investigated, which leads to a novel model for mass transfer at fluid interfaces, influenced by the presence of adsorbed surface active agents. We finally compare our results in detail with the existing literature on continuum thermodynamics of two-phase multicomponent fluid systems with interfacial mass.

Typ des Eintrags: Artikel
Erschienen: 2022
Autor(en): Bothe, Dieter
Art des Eintrags: Bibliographie
Titel: Sharp-interface continuum thermodynamics of multicomponent fluid systems with interfacial mass
Sprache: Englisch
Publikationsjahr: 1 September 2022
Verlag: Elsevier
Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: International Journal of Engineering Science
Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: 179
DOI: 10.1016/j.ijengsci.2022.103731
Kurzbeschreibung (Abstract):

We revisit the sharp-interface continuum thermodynamics of two-phase multicomponent fluid systems with interfacial mass. Since the published work is not fully consistent, we provide a rigorous derivation of the local balance equations and the entropy production rates, including all relevant steps and mathematical tools. Special emphasis is put on an axiomatic form of the entropy principle which, at the same time, allows for an efficient closure process. The latter builds on an appropriate representation of the entropy production rates, which is based on structural information being obtained from a more refined model which includes partial momenta and is given in an appendix. The closure relations obtained for the one-sided bulk-interface species transfer rates are further investigated, which leads to a novel model for mass transfer at fluid interfaces, influenced by the presence of adsorbed surface active agents. We finally compare our results in detail with the existing literature on continuum thermodynamics of two-phase multicomponent fluid systems with interfacial mass.

Zusätzliche Informationen:

Art.No.: 103731

Fachbereich(e)/-gebiet(e): DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio)
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich B: Modellierung und Simulation
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich B: Modellierung und Simulation > B01: Modellierung und VOF-basierte Simulation der Multiphysik irreversibler thermodynamischer Transferprozesse an dynamischen Kontaktlinien
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich B: Modellierung und Simulation > B02: Direkte Numerische Simulation lokal gekoppelter Grenzflächentransportprozesse an Kontaktlinien bei dynamischen Benetzungsprozessen
04 Fachbereich Mathematik
04 Fachbereich Mathematik > Analysis
04 Fachbereich Mathematik > Analysis > Mathematische Modellierung und Analysis
04 Fachbereich Mathematik > Mathematische Modellierung und Analysis (MMA)
Hinterlegungsdatum: 11 Aug 2022 08:41
Letzte Änderung: 07 Feb 2024 11:55
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