综述：光热蒸发数值模拟：太阳能驱动界面蒸发优化设计进展

本综述系统阐述了数值模拟技术在太阳能驱动界面蒸发（SDIE）研究中的前沿突破，重点解析了热管理、水传输、蒸发机制及抗盐性等多物理场耦合过程，为绿色低碳的淡水解决方案提供了关键理论支撑与优化路径，具有重要的工程应用价值。

　　

Abstract

全球人口激增与污染加剧使淡水危机日益严峻。太阳能驱动界面蒸发（Solar-Driven Interfacial Evaporation, SDIE）作为一种绿色、低成本且高效的技术方案受到广泛关注。SDIE是一个复杂的多物理场耦合系统，其内在物理机制仅通过实验手段难以全面揭示。数值模拟技术为阐明这些机制、优化材料选择与系统设计提供了强大工具。本综述综合了数值模拟在SDIE研究中的最新进展，总结了热管理、水传输、水蒸发及抗盐性等关键方向，为该技术的实际应用提供了重要参考。

热管理（Thermal Management）

SDIE系统的核心在于光热转换效率。通过数值模拟可精确分析光热材料（如等离子体纳米颗粒、碳基材料）的光吸收特性与热局域化效应。研究表明，优化光热层的厚度与导热系数可显著减少热损失，提升蒸发速率。例如，多孔结构中的热对流与辐射传热过程可通过耦合傅里叶定律与辐射传输方程进行建模，从而指导材料设计。

水传输（Water Transport）

水的供给与输运是维持连续蒸发的关键。数值模拟揭示了多孔介质中毛细力与蒸发势的协同作用。通过达西定律与Navier-Stokes方程结合，可量化不同孔隙率与孔径分布对水传输速率的影响。研究指出，梯度孔结构或Janus膜设计能有效平衡水供应与蒸发界面稳定性，避免局部干涸。

水蒸发（Water Evaporation）

蒸发过程涉及相变动力学与能量传递。数值模型（如相场法或蒸发-冷凝方程）可用于模拟气-液界面演化与蒸汽扩散路径。研究表明，界面蒸发速率受环境湿度、温度与气流共同影响，而微纳结构中的蒸发效率可通过调控表面能（如亲疏水性）进一步提升。

盐抵抗（Salt Resistance）

SDIE实际应用中常面临盐结晶导致的性能衰减。数值模拟通过耦合溶质传输与结晶动力学方程，预测盐分在多孔介质中的迁移与沉积行为。例如，局部浓度场分析揭示了对流-扩散机制对结晶位点的控制作用，进而指导了抗盐结构（如定向水道或自清洁界面）的设计。

结论

数值模拟为SDIE技术从机理探索到系统优化提供了多尺度研究工具。未来需进一步融合机器学习与多物理场模型，突破复杂环境下的模拟精度与计算效率瓶颈，推动SDIE在淡水生产与污染治理中的规模化应用。