可压流体Rayleigh-Taylor不稳定性的离散Boltzmann模拟

• 作者: 张广财 李德梅 林传栋 甘延标 许爱国 赖惠林
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 离散Boltzmann方法 Rayleigh-Taylor不稳定性 可压流体 动理学模型
• 年，卷（期）: 2018,（8）
• 所属期刊栏目: 总论
• 页码范围: 11-22
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.67.20171952

摘要

使用离散Boltzmann模型模拟了可压流体系统中多模初始情况下的Rayleigh-Taylor不稳定性.该离散Boltzmann模型等效于一个Navier-Stokes模型外加一个关于热动非平衡行为的粗粒化模型.通过模拟Riemann问题:Sod激波管、冲击波碰撞和热Couette流问题验证模型的有效性,所得数?结果与解析解一致.利用该模型对界面间断随机多模初始扰动的可压Rayleigh-Taylor不稳定性进行数?模拟研究,得到不稳定性界面演化过程的基本图像.由于黏性和热传导共同作用,一开始扰动界面被"抹平",演化较慢;随着模式互相耦合而减少,演化开始加速,并经历非线性小扰动阶段和不规则非线性阶段,而后发展成典型的"蘑菇状",后期进入湍流混合阶段.由于扰动模式的耦合与发展,轻重流体的重力势能、压缩能与动能相互转化,系统先是趋于热动平衡态,而后偏离热动平衡态以线性形式增长,接着再次趋于热动平衡态,最后慢慢远离热动平衡态.