具有激活非弹性碰撞特征的耗散气体中激波的演化与稳定性

先前的实验表明，驱动通过耗散气体的激波可能变得不稳定，例如在颗粒气体和经历强弛豫效应的分子气体中。控制这些不稳定性的机制尚不清楚。我们在活塞驱动激波传入以非弹性碰撞过程为特征的介质的典范问题中成功分离并研究了这种不稳定性。我们处理颗粒气体的标准模型，其中粒子碰撞被视为具有恒定恢复系数的非弹性碰撞。非弹性在足够强的碰撞下被激活。对30,000个粒子进行了分子动力学模拟。我们发现所研究的所有激波都变得不稳定，在弛豫区形成密度不均匀性。这些指状结构的波长被发现与特征弛豫厚度相当。通过解析和数值方法获得了弹性和非弹性碰撞的激波雨贡纽曲线。对这些曲线的分析表明，该不稳定性不属于Bethe-Zeldovich-Thompson或Dyakov-Kontorovich类型。对激波弛豫速率和具有相同热力学历史的平流流体元中团簇形成速率的分析排除了均匀颗粒气体的团簇不稳定性。相反，早期瞬态演化的波动重建表明，不稳定性的开始发生在前导激波后方介质初始弛豫之后的气体再加压过程中。这种再加压在强密度梯度存在下产生内部压力波。这表明不稳定性机制更可能是生成涡量的Richtmyer-Meshkov类型，依赖于瞬态弛豫期间内部压力波发展的作用。