湍流混合阶段三维单模瑞利-泰勒不稳定性的数值研究
流体动力学
2022-01-14 v1 计算物理
摘要
瑞利-泰勒不稳定性 (RTI) 作为一种多尺度、强非线性的物理现象，在工程应用和科学研究中起着重要作用。本文采用介观格子 Boltzmann 方法数值研究三维 (3D) 单模 RTI 的后期演化机制，并详细考察广泛的无量纲雷诺数和 Atwood 数对相界面动力学、尖峰和气泡生长的影响。对于高雷诺数，据报道三维单模 RTI 的发展将经历四个不同阶段：线性增长阶段、饱和速度增长阶段、再加速阶段和湍流混合阶段。在湍流混合阶段可观察到一系列具有大拓扑变化的复杂界面结构，其在低 Atwood 数时始终关于中轴保持对称，而随着 Atwood 数增大，尖峰和气泡内的对称线被打破。随后分析了五种用于计算尖峰和气泡增长率的统计方法，以揭示湍流混合阶段三维单模 RTI 的生长规律。发现尖峰后期增长率随 Atwood 数总体呈增加趋势，而气泡增长率似乎与 Atwood 数无关，趋近于约 0.1 的常数。当雷诺数降低时，后期阶段逐渐无法达到，相界面演化呈现层流状态。
引用
@article{arxiv.2201.04915,
title = {Numerical study of three-dimensional single-mode Rayleigh-Taylor instability in turbulent mixing stage},
author = {Bin Liu and Chunhua Zhang and Qin Lou and Hong Liang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.04915},
year = {2022}
}
备注
26 pages, 11 figures. arXiv admin note: text overlap with arXiv:2009.14655