耦合瑞利-泰勒-开尔文-亥姆霍兹不稳定性的形态与非平衡分析

本文采用多松弛时间离散玻尔兹曼模型研究耦合瑞利-泰勒-开尔文-亥姆霍兹不稳定性（分别记为RTI、KHI与RTKHI）系统。引入形态边界长度与热力学非平衡（TNE）强度以探测复杂构型与动力学过程。模拟中，RTI在后期始终起主要作用，而早期主导机制取决于浮力与剪切强度的比较。研究发现，凝聚温度场的总边界长度$L$与平均热流强度$D_{3,1}$均可用于度量浮力与剪切强度之比，并定量判断RTKHI系统早期的主导机制。具体而言，当KHI（RTI）占优时，$L^{KHI} > L^{RTI}$（$L^{KHI} < L^{RTI}$），$D_{3,1}^{KHI} > D_{3,1}^{RTI}$（$D_{3,1}^{KHI} < D_{3,1}^{RTI}$）；当KHI与RTI平衡时，$L^{KHI} = L^{RTI}$，$D_{3,1}^{KHI} = D_{3,1}^{RTI}$。第二组发现如下：对于早期KHI占优、后期RTI占优的情形，演化过程可大致分为两阶段。在两阶段转折点之前，$L^{RTKHI}$先指数增长，后线性增长。因此，线性增长的$L^{RTKHI}$的结束点可作为区分两阶段的几何判据。TNE量热流强度$D_{3,1}^{RTKHI}$呈现类似行为。故线性增长的$D_{3,1}^{RTKHI}$的结束点可作为区分两阶段的物理判据。