横向应变对线性、过渡及自相似湍流混合层的影响
流体动力学
2026-05-01 v1
摘要
界面不稳定性（如 Rayleigh-Taylor 不稳定性（RTI）和 Richtmyer-Meshkov 不稳定性（RMI））在会聚几何中发展时，其增长会发生改变。虽然这些改变通常通过混合层的压缩率和会聚率来量化，但本文提出了一种替代框架，通过混合层所经历的平均应变率效应来描述混合层的演化。通过在平面几何中施加横向应变率，研究了横向应变率对混合层发展的影响。推导了在平面几何中具有横向应变率的线性区模型，得到了与会聚几何等效的解，并通过二维模拟验证了横向压缩下不稳定性增长的放大效应。基于 Thornber 等人（Phys. Fluids, vol. 29, 2017, 105107）的多模式四分之一比例 -group 案例，采用隐式大涡模拟研究了横向应变率对过渡到湍流的混合层的影响。混合层的增长表现出与线性区模型相反的趋势，即在横向压缩下增长减小。横向压缩下剪切产生的影响导致混合层混合得更加充分，且湍动能越来越由横向方向主导，偏离了无应变自相似状态。通过调整 Youngs & Thornber（Physica D, vol. 410, 2020, 132517）的浮力-阻力模型以使用与横向膨胀成比例的阻力长度尺度，能够预测混合层宽度。
引用
@article{arxiv.2502.13444,
title = {Impact of transverse strain on linear, transitional and self-similar turbulent mixing layers},
author = {Bradley Pascoe and Michael Groom and David L. Youngs and Ben Thornber},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.13444},
year = {2026}
}