多模态RM不稳定性对初始扰动条件的依赖性分析*
2016-04-25柏劲松
王 涛,陶 钢,柏劲松,李 平,汪 兵,杜 磊
(1.南京理工大学能源与动力工程学院,江苏南京 210094;2.中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳 621999)
界面不稳定性,包括涉及冲击驱动的Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性[1-2]、惯性力驱动的Rayleigh-Tayloy(RT)不稳定性[3-4]以及剪切驱动的Kelvin-Helmholtz(KH)不稳定性[5],是我们在自然界和工程应用中经常遇到的一类物理现象,比如天体物理中的超新星爆发、惯性约束聚变、磁约束聚变、核武器爆炸、超音速燃烧系统等。界面不稳定性及其诱发的湍流混合作为流体动力学领域的重要和前沿课题,一直以来受到流体力学工作者,特别是各国武器实验室的格外关注。在实际问题中,各类界面不稳定性经常是共存的,使该问题的研究变得更复杂。
众所周知,界面不稳定性的发展受初始扰动条件影响很大,前人也多次对界面不稳定性发展受初始扰动的影响进行过分析和研究。比如,在RM不稳定性方面,Thornber等人[6]通过一系列精确控制的数值实验,研究了无反射冲击情况下三维多模态初始扰动条件对混合区增长率的影响,结果显示,混合区的增长强烈地依赖于初始条件。Schilling等人[7]证实,从初始冲击后至反射冲击前,混合区宽度对初始扰动振幅很敏感。Leinov等人[8]研究显示,反射冲击波再加载后,混合区的演化与反射冲击波到达时的界面振幅无关,但是与反射冲击波的强度有关。Balasubramanian等人[9]的实验显示,初始扰动波长和振幅对反射冲击后气帘不稳定性混合有影响。Bai等人[10]关于初始流场非均匀性对扰动增长影响的研究表明,在反射冲击波再加载之前的线性和弱非线性阶段,初始流场非均匀性对不稳定性的演化具有相当大的影响;……
