حالت پایا برای فیلم گاز در اطراف ذره
توزیع دمای یکنواخت در امتداد قطر ذره
مشخصات فیزیکی یکنواخت برای سیال محاطی
تعادل حرارتی مایع-بخار در سطح ذره
اساس این مدل با این ایده که انرژی رسیده به ذره یا آن را گرم می‌کند و یا باعث تبخیر آن می‌شود، بیان می‌گردد. به این ترتیب معادله‌ی (3- 13) به‌دست می‌آید:
(3- 13)
در این رابطه، گرمای ویژه در فشار ثابت و گرمای نهان تبخیر است. برای انتقال حرارت جابجایی که از گاز اطراف ذره به سطح آن اعمال می‌شود، معادله‌ی (3- 14) را داریم:
(3- 14)
که در آن ضریب انتقال حرارت جابجایی و مساحت سطح ذره است. طبق رابطه‌ی (3- 15) این‌گونه تعریف می‌کنیم:
(3- 15)
که نشان‌دهنده‌ی شار حرارتی از سطح ذره است. همچنین شار جرمی بخار را توسط معادله‌ی (3- 16) در نظر می‌گیریم:
(3- 16)
از ترکیب روابط (3- 15) و (3- 16) معادله‌ی (3- 17) را داریم:
(3- 17)
همچنین معادله‌ی انرژی برای یک ذره به شکل معادله‌ی (3- 18) به‌دست می‌آید:
(3- 18)
با فرض آنکه و معلوم باشند، معادلات (3- 17) و (3- 18) تغییرات جرم، قطر و دمای ذرات را بیان می‌کنند.
مدل‌سازی فروپاشی اولیه
سوخت پس از خروج از نازل، دچار فروپاشی شده و به صورت ذرات ریزی در محفظه‌ی احتراق پخش می‌شود. این مسئله فروپاشی اولیه نامیده می‌شود. در این بخش به بررسی نحوه‌ی تجزیه‌ی سوخت به ذرات کوچک‌تر می‌پردازیم. Fire برای این مسئله دو روش ارائه کرده است. مدل انتخاب شده اثرات ناشی از پروسه‌های توربولانس، کاویتاسیون و تجزیه‌ی ناشی از نیروهای آئرودینامیکی را شبیه‌سازی می‌کند. اساس کلی این روش به این شکل است که ذراتی به بزرگی قطر اوریفیس به محفظه‌ی احتراق تزریق می‌شوند. این ذرات در واقع همان هسته‌ی مایع را تشکیل می‌دهند. سپس توسط سه عنصر مذکور این ذرات تجزیه می‌شوند تا عمل فروپاشی اولیه‌ی سوخت شبیه‌سازی گردد. در این کار از مدل Blob Injection استفاده شده است.
نرخ تجزیه‌ی آئرودینامیکی
برای تعیین نرخ تجزیه‌ی آئرودینامیکی از مدل Wave استفاده می‌شود. در این مدل، یک شعاع پایدار ذره و یک زمان فروپاشی به عنوان شاخص در نظر گرفته می‌شود. اگر نشان‌دهنده‌ی شعاع واقعی ذرات باشد، نرخ فروپاشی آئرودینامیکی به فرم معادله‌ی (3- 19) که در زیر آمده، محاسبه می‌شود:
(3- 19)
ثابت های و می‌توانند برای تنظیم زمان فروپاشی و شعاع ذره‌ی شاخص مورد استفاده قرار گیرند. در پروژه‌ی حاضر مقادیر این ثوابت به ترتیب 61/0 و 60 اختیار شده‌اند. این مدل برای فروپاشی ثانویه نیز اتخاذ شده است که در بخش مربوطه بیشتر توضیح داده خواهد شد.
مدل سازی فروپاشی ثانویه