Richtmyer-Meshkov不稳定性引起湍流混合的模型研究

摘要

将传统的k-ε模型应用到存在激波的Richtmyer-Meshkov不稳定性(RMI)引起混合的研究中,采用代数关系式补充模型的封闭假设,给出了合理描述RMI特征的湍动能产生项的表达式。对封闭假设和初始化过程进行了详细研究。采用具有总变差递减保持性质的三阶Runge-Kutta方法进行时间积分,对流项采用高阶WENO方法重构网格边界的通量,扩散项采用交替方向隐式迭代(ADI)法求解。在此基础上,对法国原子能委员会(CEA)F.Poggi等的激波管实验进行了模拟。该实验首次采用激光多普勒测速仪(LDA)测量了激波管中产生于冲击波的气相混合物的瞬态速度,给出了混合区与反射激波相互作用前后混合区速度脉动的发展。它第一次给出了湍流的直接测量,为校核湍流混合模型提供了重要数据。研究发现:计算结果与实验吻合得较好,且较好地再现了第一次反射激波与湍流混合区相互作用之前湍流的衰减和它被反射激波增强的特征。这些结果表明本研究所采用的模型封闭、模型常数、数值算法和程序实现是合适的。