瑞利-泰勒不稳定性中的旋转稳定化
流体动力学
2019-04-29 v1
摘要
若干应用利用内爆壳层的能量聚焦潜力来动态压缩物质或磁场，包括磁靶聚变方案。本文考察流体旋转对压缩充气腔室的向内爆 cylindrical 液壳内表面处由瑞利-泰勒（RT）驱动的扰动增长的影响。该壳层在活塞驱动内爆前通过水作刚体旋转形成，并由适度的外部气体压力推动。在最大会聚点处充气腔室内压力的快速上升导致一种 RT 不稳定构型，其中腔室表面沿界面处密度梯度的方向加速。实验装置允许使用高速摄像可视化内爆过程中的腔室表面，同时可提供在宽初始角速度范围内几何相似的内爆，从而能够量化旋转对界面稳定性的影响。为内表面扰动增长建立的模型表明，以足够角速度旋转液壳可使净表面加速度在整个内爆过程中始终与界面密度梯度反向，从而抑制 RT 不稳定性。通过坍缩名义上光滑的腔室并展示对出现在 RT 不稳定腔室表面的喷雾状扰动的抑制，考察了旋转对高模数扰动增长的稳定化。使用模-6障碍板规定低模数扰动的实验观察到，RT 驱动的增长被旋转抑制，而几何增长依然存在，并在临近最终会聚时伴随显著的扰动非线性畸变。
引用
@article{arxiv.1904.11584,
title = {Rotational stabilisation of the Rayleigh-Taylor instability},
author = {Justin Huneault and David Plant and Andrew Higgins},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.11584},
year = {2019}
}