不同磁场构型下Richtmyer-Meshkov不稳定性的数值研究及动态模态分解

• 作者: 姜孝海 张焕好 沙莎 秦建华 董国丹 郭则庆 陈志华
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: Richtmyer-Meshkov 不稳定性 磁流体动力学 动态模态分解 轻质气柱
• 年，卷（期）: 2019,（16）
• 所属期刊栏目: 气体、等离子体和放电物理
• 页码范围: 145-155
• 页数: 11页
• 字数: 7500字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.68.20190410

摘要

基于磁流体动力学,本文通过数值模拟对不同磁场构型下轻质气柱界面Richtmyer-Meshkov不稳定性的演化过程进行了研究.结果显示:磁场对波系演化影响甚微,但能抑制界面不稳定性发展,且横向磁场抑制效果更好.无磁场时,界面形成涡串,SF6射流穿过下游界面;有磁场时,界面光滑无涡串.其中,横向磁场下界面更光滑,SF6射流不再穿过界面.此外,由于Richtmyer-Meshkov不稳定性的作用,磁力线在气柱界面发生扭曲,且上游界面处磁力线扭曲程度更大,产生强洛伦兹力,使涡量分层明显;下游界面处,纵向磁场产生的洛伦兹力较横向磁场更小,涡层之间相互干扰.最后,本文将动态模态分解用于界面不稳定性研究,发现:磁场作用下界面仍存在小涡,且纵向磁场下扰动更多.第一模态的稳定涡结构能反映主要流场信息,第二到第四模态下的小涡频率依次增加,且无磁场、纵向和横向磁场的同一模态下,小涡频率依次减小.因而磁场能抑制小涡频率,且横向磁场抑制效果更好.