高马赫数下的 Richtmyer-Meshkov 不稳定性：非牛顿效应
流体动力学
2024-04-15 v1
摘要
Richtmyer-Meshkov 不稳定性 (RMI) 发生在冲击波穿过不同密度流体之间的界面时，这种现象在包括超音速燃烧、超新星和惯性约束聚变在内的多种场景中普遍存在。在目前最先进的 RMI 数值模拟中，通常会忽略大量次要物理现象，而这些现象可能至关重要地改变计算预测。在本研究中，我们通过数值模拟研究了流体剪切变稀行为在负 Atwood 数下对 RMI 的影响。我们在广泛的 Atwood 数和马赫数范围内进行了参数化研究，探讨了初始冲击波撞击界面以及随后反射冲击波作用下的流动动力学。我们证明了数值结果与在流动早期阶段有效的解析预测之间的一致性，并考察了系统参数对界面附近涡量分布的影响。我们还分析了涡量产生率和耗散收支，这精确指出了由初始和反射冲击波导致不稳定性的物理机制。我们的研究结果表明，剪切变稀效应对不稳定性增长和次级不稳定性的发展具有显著影响，这些效应通过 Kelvin-Helmholtz 波的形成表现出来。具体而言，我们证明了这些效应影响涡量的产生和阻尼，进而影响 RMI 的增长。这些见解对包括惯性约束聚变和非牛顿材料中气泡坍塌在内的广泛应用具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2404.08119,
title = {Richtmyer-Meshkov Instability at high Mach Number: Non-Newtonian Effects},
author = {Usman Rana and Thomas Abadie and David Chapman and Nathan Joiner and Omar Matar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.08119},
year = {2024}
}
备注
17 pages, 13 figures