单模态三维瑞利-泰勒实验的直接数值模拟
流体动力学
2016-03-07 v2 计算物理
摘要
单模态瑞利-泰勒不稳定性（smRTI）定义明确但理解甚少，并且通过其与多模态瑞利-泰勒模型的关系直接适用于许多流体流动。本研究在专用版本的 Nek5000 谱元代码中复现了三次低阿特伍德数 smRTI 实验运行（Wilkinson 和 Jacobs，2007）。模拟使用了来自这三个特定实验的初始振幅、波长、加速度、阿特伍德数和粘度，并分别对速度和标量施加无滑移和无通量边界条件。模拟被证明能复现实验中观察到的 smRTI 的线性、饱和、停滞和再加速阶段。此外，对完整速度和标量场的访问展示了三种不同的有限尺寸效应：壁面阻力、壁面升力和沿对角线的长波模式。其中一次模拟在垂直方向上扩展为两倍，由此产生的晚期动力学达到约 1.8 的弗劳德数，高于先前报道的值。最后，对展向流动的检视揭示了第一类二次流，其将标量从气泡-尖峰界面输运到气泡和尖峰中心。模拟与实验之间的一致性增强了使用谱元方法研究瑞利-泰勒不稳定性的信心。
引用
@article{arxiv.1511.07254,
title = {Direct numerical simulation of single mode three-dimensional Rayleigh-Taylor experiments},
author = {Maxwell Hutchinson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1511.07254},
year = {2016}
}