多模窄带Richtmyer-Meshkov不稳定性的直接数值模拟

通过对由$\textrm{Ma}=1.84$激波引发的确定性界面扰动的演化进行直接数值模拟(DNS),研究了平面Richtmyer–Meshkov不稳定性(RMI)的早期至中期行为。模型问题采用近期$\theta$-group合作研究[Phys. Fluids. 29 (2017) 105107]中已被充分研究的初始条件。网格收敛性研究表明,在最细网格上整个模拟期间均分辨了Kolmogorov微尺度,且所关注的积分量与谱量均已收敛。与$\theta$-group合作研究使用相同数值算法生成的隐式大涡模拟(ILES)结果进行了比较。结果表明,DNS中的湍流总动能(TKE)较ILES有所降低,尤其在横向方向上,导致流动各向异性程度更高(在考虑的最晚时刻,激波平行方向TKE多出70%对40%)。这种向横向分量TKE传递的减少被证明源于黏性对二次不稳定性的抑制。总体而言,DNS与ILES在大尺度上一致性非常好,因此混合宽度与增长率指数$\theta$非常相近。然而在小尺度行为上存在显著差异,混合分数$\Theta$与$\Xi$的最小值观测到38%的差异。还观测到TKE晚期衰减的差异,DNS与ILES的衰减率分别计算为$\tau^{-1.41}$与$\tau^{-1.25}$。