基于离散玻尔兹曼方法的可压缩 Rayleigh-Taylor 不稳定性比热比效应研究
流体动力学
2021-07-09 v1
摘要
Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性广泛存在于自然界与工程领域中。如何更好地理解 RT 不稳定性的物理机制具有重要的理论意义与实用价值。目前,通过传统宏观方法已获得大量 RT 不稳定性结果。然而,关于系统演化过程中热力学非平衡(TNE)效应的研究相对匮乏。本文利用基于非平衡统计物理的离散玻尔兹曼方法,研究比热比对可压缩 RT 不稳定性的影响。可通过温度梯度与非平衡区域占比来分析不同比热比下可压缩 RT 系统的演化过程。首先,由于宏观量梯度与非平衡区域之间的竞争,平均 TNE 强度先增后减,且随比热比减小而增大;比热比对黏性应力张量的全局强度具有相同的效应。其次, y 方向总温度梯度偏离固定值的时刻可视为判断涡结构形成的物理判据。第三,在温度梯度与两流体接触面积的竞争下,与热流相关的非平衡量的平均强度呈现多样性,且比热比的影响也相当显著。
引用
@article{arxiv.2107.03658,
title = {Specific heat ratio effects of compressible Rayleigh-Taylor instability studied by discrete Boltzmann method},
author = {Lu Chen and Huilin Lai and Chuandong Lin and Demei Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.03658},
year = {2021}
}