用于Rayleigh-Taylor问题的三维界面模型
流体动力学
2023-02-14 v2 计算物理
摘要
我们利用流体流动非局部性中的一种新颖渐近展开,推导了三维Rayleigh-Taylor不稳定性(RTI)的界面模型。推导这些界面模型旨在研究RTI相关的普适特征,如单模RTI中的Froude数、多模随机扰动下界面振幅的预言二次增长、RTI诱导的最优(粘性)混合率以及水平平均密度剖面的自相似性,以及三流体双界面重-轻-重构型中出现的混合层增长率的显著稳定化现象——其中第三流体体的加入将混合层增长减缓至线性速率。我们的界面模型能够捕捉由剧烈界面卷起所诱发的小尺度结构形成,在多种不同 regime 下复现实验数据,并研究多界面相互作用的影响,即便界面间距变得极小时亦然。与用于研究此类现象的传统数值格式相比,我们的模型提供了至少两个数量级的计算加速。
引用
@article{arxiv.2201.04538,
title = {3D Interface Models for Rayleigh-Taylor Problems},
author = {Gavin Pandya and Steve Shkoller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.04538},
year = {2023}
}
备注
37 pages, 22 figures. Exposition updated and new numerical experiments showing universal features of RT instability included. Interface model generalized to allow for multiple fluid interfaces. To appear in the Journal of Fluid Mechanics