多模扰动下的 Rayleigh-Taylor 不稳定性：带示踪粒子的离散 Boltzmann 建模
流体动力学
2022-10-28 v1
摘要
通过带示踪粒子的离散 Boltzmann 建模（DBM）探究了可压缩流中多模扰动下的 Rayleigh-Taylor 不稳定性（RTI）。示踪粒子的分布清晰给出了位置空间中轻流体与重流体之间的边界。此外，位置-速度相空间为理解 RTI 的流动行为提供了具有直观几何对应性的新视角。基于示踪粒子定义的混合度与 DBM 定义的非平衡强度，分别研究了黏度、加速度、可压缩性与 Atwood 数对物质与动量混合以及界面处平均非平衡强度的影响。混合度在早期随黏度增大而增大，但在后期随黏度增大而减小。加速度、可压缩性与 Atwood 数基于不同机制对混合表现出增强效应。系统从初始状态松弛后，界面处平均非平衡强度呈现先增后减的趋势，这由界面长度与宏观物理量梯度共同决定。我们得出结论：所考察的四个因素均显著影响 RTI 系统的早期演化行为，例如界面长度与宏观物理量梯度之间的竞争。结果有助于理解多模 RTI 演化机制及其伴随的动力学效应。
引用
@article{arxiv.2205.14316,
title = {Rayleigh-Taylor instability under multi-mode perturbation: discrete Boltzmann modeling with tracers},
author = {Hanwei Li and Aiguo Xu and Ge Zhang and Yiming Shan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.14316},
year = {2022}
}