激波-气泡相互作用中由二次斜压涡量引起的混合增强研究
流体动力学
2021-10-19 v3
摘要
为探究变密度行为导致混合增强的内在机理，我们从超声速流向涡方案中提取了一个典型的变密度（VD）混合问题——激波气泡相互作用（SBI），并对其进行数值研究，同时与被动标量（PS）混合的对应情形进行比较。有意义的是，无论激波马赫数如何（Ma = 1.22 ~ 4），VD SBI 中的最大浓度衰减均远快于 PS SBI。通过分析拉伸气泡的方位角速度，发现了 PS SBI 中准 Lamb-Oseen 型速度分布。同时，对于 VD SBI，由二次斜压涡量（SBV）生成所增强的附加拉伸导致了更快的混合衰减。进一步通过受冲击轻气泡与重环境空气之间的密度与速度差揭示了 SBV 增强拉伸的潜在机制。结合 SBV 加速拉伸模型与初始激波压缩，通过求解具有由 SBV 诱导附加方位角速度的非对称涡变形场下的对流-扩散方程，从理论上提出了一种 VD SBI 的混合时间估计。基于该混合时间模型，以 VD 与 PS 混合时间之比定义的混合增强数进一步揭示了变密度效应的贡献，这意味着可通过更好地控制密度分布来实现超声速流向涡中的混合增强。
引用
@article{arxiv.2007.05704,
title = {On mixing enhancement by secondary baroclinic vorticity in shock-bubble interaction},
author = {Hong Liu and Bin Yu and Bin Zhang and Yang Xiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.05704},
year = {2021}
}