位置:成果数据库 > 期刊 > 期刊详情页
冲击加载下“V”形界面的失稳与湍流混合
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O357.5[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]中国工程物理研究院研究生院,北京100088, [2]北京应用物理与计算数学研究所,北京100094, [3]清华大学航天航空学院,北京100084
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:U1430235)资助的课题
中文摘要:

采用多组分混合物质量分数模型和最小色散可控耗散格式的高分辨率有限体积方法,数值模拟了弱激波冲击不同角度的"V"形空气/SF_6界面的Richtmyer-Meshkov不稳定性问题.激波冲击界面后,在界面附近沉积涡量,形成沿界面规则排列的旋涡结构,同时界面扰动发展形成气泡和尖钉结构.本文统计了界面左端移动速度和界面混合宽度增长率等特征量的演化规律,并与已有的实验结果进行了对比,两者符合较好.讨论了物质界面处的流体向湍流混合发展的过程,随着界面旋涡结构的演化,涡结构之间开始发生相互诱导、并对等现象,并逐渐聚集在几个区域,而多尺度结构也因旋涡的诱导作用在这些区域中产生.通过对由雷诺数定义的惯性尺度进行分析,发现了具有上下边界的惯性尺度区域的形成,对动能能谱的分析发现了-5/3对数率的出现,这同样说明了惯性尺度区域的形成.由于湍流混合转捩与惯性尺度区域的形成是一致的,界面附近流场将发展为湍流.

英文摘要:

Based on the mass fraction model of multicomponent mixture,the interactions between weak shock wave and"V" shaped air/SF6 interface with different vertex angles are numerical simulated.The numerical scheme used in the simulation is the high-resolution finite volume method with minimized dispersion and controllable dissipation scheme,in which the dissipation can be adjusted without affecting the already optimized dispersion property of the scheme.The grid sensitivity study is performed to guarantee that the resolution is sufficient in the numerical simulation.After the shock wave interacts with the interface,the baroclinic vorticity is deposited near the interface due to the misalignment of the density and pressure gradient,which is the manifestation of the Richtmyer-Meshkov instability,leading to the vortical structures forming along the interface.The interface perturbations lead to the bubbles and spikes appearing.The predicted leftmost interface displacement and interface width growth rate in the early stage of interface evolution agree well with the experimental results.The process of transition to turbulence at the material interface is studied in detail.The numerical results indicate that with the evolution of the interfacial vortical structure due to KelvinHelmholtz instability,the array of vortices begins to merge.As a result,the vortices accumulate in several distinct regions.It is in these regions that the multi-scale structures are generated because of the interaction between vortices.It is shown clearly that in the regions where vortices are accumulated,the fluctuation energy spectrum has many large and smallscale elements,which indicates there may be turbulent structures in these regions.To further examine if there is mixing transition in these regions,the characteristic length scales of the flow fields are calculated.The separation between the Lipemann-Taylor scale and inner viscous scale is observed based on the circulation-based Reynolds number,leading to the appearance of an uncoupled inertial

同期刊论文项目
同项目期刊论文
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