初始条件谱含量对激波驱动湍流混合的影响
流体动力学
2015-06-29 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
由 Richtmyer-Meshkov 不稳定性引发的材料混合及其随后的湍流行为，在惯性约束聚变、燃烧以及恒星演化的最终阶段等多种物理系统中备受关注。大量关于激波驱动混合的数值和实验室研究已证实，激波引发湍流 onset 所伴随的丰富行为。本文报告了利用 RAGE 代码在隐式大涡模拟（implicit large eddy simulation）框架下，通过三维数值模拟在理解不同密度流体界面处激波驱动混合方面取得的进展。我们考虑了一种激波管构型，其中高密度气体带（SF）嵌入低密度气体（空气）中。马赫数为 1.26 的激波穿过 SF 带，导致由 Richtmyer-Meshkov 不稳定性驱动的湍流转捩。系统随后经历了稀疏波和来自后壁的反射二次激波穿过 SF 带的过程。我们对两种流体之间的界面施加了多种初始扰动，其中扰动的物理标准差、波数范围和谱斜率保持不变，但初始存在的模态数量有所变化。通过降低界面初始谱模态的密度，我们发现可以在后期实现减少多达 25% 的总混合量。这一发现对于三维及降维模拟模型中应用于材料界面的初始条件处理具有潜在的直接影响。
引用
@article{arxiv.1506.07893,
title = {Effects of Initial Condition Spectral Content on Shock Driven Turbulent Mixing},
author = {Nicholas J. Nelson and Fernando F. Grinstein},
journal= {arXiv preprint arXiv:1506.07893},
year = {2015}
}
备注
17 pages, 12 figures, accepted for publication Physical Review E