瑞利 - 泰勒不稳定性的动力学模拟

我们报告了一个正在进行的开发大规模直接模拟蒙特卡洛代码的项目。该代码主要面向天体物理学应用，例如核心坍缩超新星的模拟。它已在连续介质极限下的激波现象和非平衡物质状态下进行了测试。在目前的工作中，我们专注于流体不稳定性的研究。与激波一样，这些不稳定性常用作流体动力学代码的测试案例，并被认为在核心坍缩超新星的爆炸机制中起着重要作用。作为第一个测试，我们研究了在重力加速度存在下，轻流体和重流体界面处单模瑞利 - 泰勒不稳定性的演化。为了抑制由分离层不规则性引起的小波长不稳定性，我们使用了较大的粒子平均自由程。后者导致粒子从一种流体传播到另一种流体时形成扩散层。对于小振幅（即不稳定性处于线性 regime 时），我们将位置和形状与分析预测进行了比较。尽管流体界面展宽，但我们观察到与分析解吻合良好。在较晚时刻，我们观察到了由次级开尔文 - 亥姆霍兹不稳定性引起的蘑菇状形状的发展，这与流体动力学模拟中所见一致，并符合实验观测结果。