碰撞三温度实验室等离子体中冲击驱动超声速湍流的数值模拟

冲击驱动的湍流是天体物理等离子体的核心，其中爆炸和压缩驱动通过冲击注入能量，而不是稳定的搅拌。我们展示了实验室平台的三维、三温度（离子、电子和辐射；3T）辐射流体动力学模拟，其中两个偏移的CH网格靶被30 ns X射线脉冲照射。网格烧蚀发射反向流动的超声速流，其涡量在网格单元角处由斜压性播种，在约15 ns内平流进入准直通道，并在碰撞前注入出射流。流动首先在t≃75 ns时碰撞，形成持续至少300 ns的冲击湍流混合层，达到ℓ₀≃4.5 mm，并演化为有效等温状态方程，γ_eff≃1.1。停滞之后，u₀(t)∝t⁻¹·¹，而t₀/t_cs≃0.2保持几乎固定。压缩和拉伸主导涡量预算，速度场松弛到约70%螺线管和30%压缩的动能分配。雷诺应力在外尺度上强烈各向异性，并在大部分分辨惯性区间内保持可测量的各向异性，表明碰撞轴和网格几何的方向记忆跨越多个尺度。螺线管应变谱意味着ℓ_ν,s≃92 μm，ℓ₀/ℓ_ν,s≃49，有效雷诺数Re∼2×10²。密度梯度谱直接与压缩模式谱相关，后者独立于不可压缩级联演化。摘要已删节。