界面不稳定性长时间演化特征数值分析

摘要

当冲击波加速分割不同密度流体的界面时,界面上的扰动开始增长,并最终导致湍流混合,这个问题被称为Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性.RM不稳定性产生的物理机理是由于冲击波导致界面上压力梯度和密度梯度不共线或者说它们的叉积不为零(▽p×▽ρ≠0)而产生的斜压效应.由于RM不稳定性在自然界和工程领域有着广泛的应用背景,所以该问题备受关注,比如,在惯性约束聚变ICF内爆加速阶段,整形驱动脉冲产生多个冲击波,导致各个流体界面的扰动增长;在ICF内爆减速阶段,聚心冲击波在内界面多次反射,使内界面扰动快速发展,这对ICF有重要影响.在超音速和高超音速空气冲压发动机中,RM不稳定性可以促进燃料和氧化剂之间的混合,进而提高燃烧效率,还有诸如水下爆炸、天体物理等.至今,科学家们已经开展了大量的理论、实验和数值模拟研究工作.