Rayleigh-Taylor不稳定性湍流混合的自相似特性研究

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• 论文作者：高福杰 ; 张又升 ; 何志伟 ; 田保林
• 年：2016
• 作者机构：北京应用物理与计算数学研究所;
• 论文关键词：Rayleigh-Taylor不稳定性 ; 多介质分层流体 ; 湍流混合 ; 自相似特性 ; DNS
• 会议召开时间：2016-10-20
• 会议录名称：第九届全国流体力学学术会议论文摘要集
• 语种：中文
• 分类号：O357.5
• 学会代码：AGLU
• 会议名称：第九届全国流体力学学术会议
• 会议地点：中国江苏南京
• 主办单位：中国力学学会流体力学专业委员会
• 学会名称：中国力学学会
• 页数：1
• 文件大小：34k
• 原文格式：O
• 会议级别：全国

摘要

Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性引起的湍流混合是核聚变、超燃等工程中的重要问题。RT不稳定性后期湍流混合特性是目前广泛关注的问题。本文通过求解多介质可压缩Navior-Stokes(NS)方程,对分层流体的RT不稳定性问题进行直接数值模拟(DNS),并利用DNS数据研究了RT不稳定性湍流混合的自相似特性。通过DNS数据,我们计算了展向平面平均的质量分数、温度、速度等物理量,并使用中心混合平面位置y=ξ(t)以及距ξ为一半混合宽度长度处(y=ξ±h/2)的相应物理量进行归一化。结果表明,RT不稳定性后期,展向平面平均后的质量分数、温度、速度等物理量的曲线在归一化之后趋于重合,这说明这些物理量的流向剖面在RT后期的演化存在自相似特性。重合曲线中,靠近y=ξ(t)处重合较好,表明此处的湍流混合最为充分;而远离y=ξ(t)处重合较差,表明此处的湍流混合并未发展充分。质量分数的云图与上述结果一致,在y=ξ(t)小尺度较多,而远离y=ξ(t)可以看到清晰的大尺度结构。上述自相似特性在时间方向上与混合宽度、湍动能、标量方差等物理量的自相似演化一致,表明流向方向的动力学自相似特性与整体混合特性有较强的关联。

引文