Bell-Plesset 效应对三维球面几何中瑞利-泰勒不稳定性的影响
等离子体物理
2026-03-10 v2
摘要
我们发展了一种弱非线性、多模态理论，用于研究时变球面上的瑞利-泰勒不稳定性（RTI），完整地包含了模态耦合以及由界面汇聚产生的 Bell-Plesset（BP）效应。我们的模型扩展了先前的分析，这些分析在很大程度上局限于静态背景、二维柱面几何或单模态初始条件。我们提出了一种能够在动态背景下演化任意完全三维初始扰动的框架。在一阶上，模态振幅以类指数增长响应时变界面加速度，与经典静态结果在定性上一致。在二阶上，非线性模态耦合揭示了一个强有力的选择规则：能量优先被引导进入轴对称（m=0）模态。我们发现 BP 效应将不稳定性增长放大了数个量级，且这种放大在二阶耦合中更为显著。尽管存在这种强烈的能量引导，二阶振幅相对于一阶仍然很小，验证了微扰方法的有效性。这些发现为时间依赖的界面不稳定性提供了新的物理见解，这些不稳定性在天体物理壳层坍缩和惯性约束聚变等应用中具有重要意义，突显了轴对称模态在 BP 驱动的汇聚流中独特的主导作用。
引用
@article{arxiv.2511.19028,
title = {Bell Plesset Effects on Rayleigh Taylor Instability of Three Dimensional Spherical Geometry},
author = {Xilai Li and Yilin Wu and Zhengnuo Chen and Mengqi Yang and Jie Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.19028},
year = {2026}
}