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非理想流体中Rayleigh-Taylor和Richtmyer-Meshkov不稳定性气泡速度研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2013.7.7
  • 页码:332-340
  • 分类:O354[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]中国矿业大学,深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京100083, [2]北京大学应用物理与技术研究中心,高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室,北京100871
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11074300,11274026,11275031) 国家重点基础研究发展计划(批准号:2013CBA01504)资助的课题
  • 相关项目:界面连续分布下Kelvin-Helmholtz不稳定性弱非线性理论研究
中文摘要:

在随气泡顶端运动的坐标系中,通过将理想流体模型推广到非理想流体的情况,研究了流体黏性和表面张力对Rayleigh-Taylor(RT)和Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性气泡速度的影响.首先得到了RT和RM不稳定性气泡运动的控制方程(自洽的微分方程组);其次给出了二维平面坐标和三维柱坐标中气泡速度的数值解和渐近解,并定量分析了流体黏性和表面张力对RT和RM气泡速度和振幅的影响.结果表明:从线性阶段到非线性阶段的全过程中,非理想流体中的气泡速度和振幅小于理想流体中的气泡速度和振幅.也就是说,流体黏性和表面张力对RT和RM不稳定性的发展都具有致稳作用.

英文摘要:

In a reference system moving with the bubble vertex we investigate the effects of fluid viscosity and surface tension on the bubble velocity in the nonlinear Rayleigh-Taylor (RT) and Richtmyer-Meshkov (RM) instabilities, by extending the ideal fluid model [Goncharov V N, Phys. Rev. Lett. 88 134502 (2002)] to the non-ideal fluid case. First of all, the governing equation (i.e. self-consistent differential equations) describing the dynamic of the bubble front in RT and RM instabilities is obtained. Then, the numerical and asymptotic solutions of the bubble velocity in two-dimensional planar geometry and three-dimensional cylindrical geometry are obtained. Moreover, we quantitatively study the effects of fluid viscosity and surface tension on the RT and RM bubble velocities. It is found that in the fully nonlinear evolutions of RT and RM instabilities, the bubble velocity and amplitude in the non-ideal fluid are both less than those in its ideal fluid counterpart. That is to say, the effects of fluid viscosity and surface tension tend to stabilize the RT and RM instabilities.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876