， ， ， ，

(南昌大学 机电工程学院，南昌 330031)

1 引 言

K-H(Kelvin-Helmholtz instability)[1]不稳定性是自由剪切流的无粘不稳定性。一般认为，不互溶的混合流体中，上层流体与下层流体间的速度差异足够大时，界面上存在的微小扰动会使界面变形，出现Kelvin-Helmholtz不稳定性。

K-H不稳定性的数值研究一直是计算流体力学的经典问题。晶格-玻尔兹曼方法LBM[2-5]LBM(Lattice -Boltzmann Method)能通过耦合分子间的相互作用正确地模拟界面的运动，其与界面运动和瑞利-泰勒不稳定性[6]的研究类似，对于不混溶的两相混合层的研究，LBM多相流模拟有良好的前景。

Lee等[7]用具有高分辨率和高精度的相场法(Phase-field Method)模拟多组分流体的K-H不稳定性，并研究了韦伯数、密度比和速度差对K-H不稳定性的影响。相场法的优点在于无需进行显性界面追踪，并且能自动处理多相物理界面拓扑结构的改变，计算的时间步长也可以更大，在处理多组分流体时有独特优势，然而传统相场法计算的精度却有待提高。

Shadloo等[8]用平滑颗粒流体动力学(SPH)方法模拟K-H不稳定性，并研究了理查德森数和密度比的影响，发现K-H不稳定性的增长主要受理查德森数的影响，而不仅是稳定力的作用。Tryggvason等[9]利用涡片单元法[10-12]研究了相对薄的涡量层K-H不稳定性的大振幅阶段。在对非常薄的涡量层K-H不稳定性的大振幅演化求解中，将无粘性、正规化的涡片单元模型和全粘性纳维斯托克斯求解方案进行比较。结果表明，非粘性模型的零正规化标度的极限、极限的高雷诺数和较小的初始厚度的粘性计算基本一致。……