激波作用不同椭圆氦气柱过程中流动混合研究

• 作者: 张斌 李冬冬 王革
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 可压缩流 激波气泡相互作用 Richtmyer-Meshkov不稳定性 混合
• 年，卷（期）: 2018,（18）
• 所属期刊栏目: 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
• 页码范围: 215-230
• 页数: 16页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.67.20180879

摘要

在激波与气柱相互作用问题中,压力与密度间断不平行产生的斜压涡量会引起流动的不稳定性,从而促进物质间的混合.本文基于双通量模型,结合五阶加权基本无振荡(WENO)格式,求解多组分二维Navier-Stokes方程,分析激波作用面积相同结构不同的椭圆气柱所致的流动和混合.数值结果清晰地显示了激波诱导Richtmyer-Meshkov不稳定性引起的气柱界面变形和波系演化.同时定量地从界面运动、界面结构参数变化(长度和高度)、气柱体积压缩率、环量及混合率等角度分析激波诱导的流动混合机制,研究椭圆几何构型对氦气混合过程的影响.结果表明,界面及相关参数的演化与气柱初始形状密切相关.当激波沿椭圆长轴作用于气柱时,气柱前端出现空气射流结构,且射流不断增长并渗透到下游界面,致使气柱分离成两个独立涡团,离心率越大,射流发展越快;同时激波作用气柱后在界面处产生不规则反射现象.圆形气柱界面演化与这种作用情形类似.当激波沿椭圆短轴作用于气柱时,界面上游出现类平面结构,随后平面上下缘处产生涡旋,主导流动发展,激波在界面作用产生规则反射,离心率越大,这些现象越明显.界面高度、长度、体积压缩率也因此有所差异.对界面演化、环量和混合率的综合分析表明,激波沿长轴作用于气柱且离心率较大时,流动发展较快,不稳定性导致的流动越复杂,越有利于氦气与环境介质的混合.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王革	哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院	50	236	8.0	13.0
2	李冬冬	哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院	34	261	9.0	15.0
3	张斌	上海交通大学航空航天学院	104	605	14.0	19.0