發(fā)布時間：2020-10-21 00:37

　　 近幾十年來,在學(xué)術(shù)和工程領(lǐng)域,隨著技術(shù)條件的逐步提升,包括慣性約束核聚變在內(nèi)諸多領(lǐng)域的需求日益增長的推動下,RM不穩(wěn)定性的相關(guān)研究日益受到重視。國內(nèi)外科學(xué)家對RM不穩(wěn)定性問題也作了大量工作。本文通過數(shù)值方法對多種情況下激波沖擊球形界面后界面的變形發(fā)展過程進行模擬,以期獲得對RM不穩(wěn)定性的深一步了解,嘗試對RM不穩(wěn)定性現(xiàn)象的出現(xiàn)與發(fā)展過程進行較為詳細的描述、分析與解釋。并對所用的數(shù)值方法所存在的優(yōu)點與短板進行總結(jié)評估。本文以Clawpack軟件包為平臺,使用VOF法和界面函數(shù)簡單耦合來追蹤界面,由基于有限體積法的二階精度ROE格式構(gòu)造參數(shù)通量,并使用通量限制器對界面附近的非物理振蕩進行抑制,由求解近似黎曼問題得到的物質(zhì)界面的參數(shù)來定義虛擬流節(jié)點參數(shù),通過對二維歐拉方程的控制方程以及流體體積輸運方程的精確求解,較好的解決了在弱激波作用下不同介質(zhì)發(fā)生可壓縮流動的動態(tài)過程問題。本文中,主要是研究激波與氦氣、氬氣以及六氟化硫三種實驗氣體相互作用的不穩(wěn)定性。首先介紹了實驗研究的方法,包括激波管的簡介和歷史、實驗設(shè)備的實物圖展示、用刀口拍攝紋影圖的原理和方法,并且講述了實驗光路的要求和調(diào)節(jié)方法,引進了高速攝影系統(tǒng)的概念。然后將實驗結(jié)果進行了整理分析,并與數(shù)值計算結(jié)果進行對比。本文通過一系列研究,獲得了一定的激波沖擊氣泡的數(shù)值模擬結(jié)果。結(jié)合實驗結(jié)果和國內(nèi)外已有的相關(guān)結(jié)論。通過本文的研究可以加深對這一類物理問題的理解,從而為以后深入的研究打下基礎(chǔ)。同時通過對比,驗證了程序的可靠性,并獲得了可靠的實驗數(shù)據(jù)與方法,對于今后的研究具有重要的意義。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O354.5
【部分圖文】：

型的 RM 不穩(wěn)定性發(fā)展過程如圖 1.1 所示，流體 1、2 分別位于流場的上且流體 1的密度小于流體 2的密度，兩種流體在初始狀態(tài)分別處于自由靜止體的分界面上存在著初始擾動，平面入射激波 M 自上而下地從流體 1 運流體 2，在入射的平面激波 M 與交界面發(fā)生接觸時，出現(xiàn)反射和折射現(xiàn)象成一道透射激波 T、一道反射波 R。透射激波 T 沿流體 2 繼續(xù)向下方傳播 沿流體 1 向相反方向傳播。 反射波依據(jù)交界面兩側(cè)流體的密度和熱力學(xué)以及入射激波的馬赫數(shù)的大小情況，既可以是激波又可以是稀疏波，本例波為激波。因為交界面兩側(cè)聲速大小的不同和界面處各點曲率的作用，隨M 與交界面切線方向的夾角（即激波角）的變化，不同位置處可能會產(chǎn)生能會產(chǎn)生非規(guī)則折射。所以可以發(fā)現(xiàn)有多道橫波會在透射激波 T 與反射波內(nèi)出現(xiàn)。經(jīng)過透射激波 T 與橫波的共同影響，最初的交界面被賦予一個基初始速度，具體體現(xiàn)為初期所呈現(xiàn)的擾動的線性加劇增強過程。同時壁面圖 1.1 RM 不穩(wěn)定性發(fā)展過程示意圖

界面也因此不斷發(fā)生扭曲變形，界面兩側(cè)的流體也因此不斷混合。(a) (b) (c)圖 1.2 斜壓機制示意圖1.2.2 壓力擾動機制圖 1.3 壓力擾動機制示意圖

壓力擾動機制示意圖
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 蔣炎坤;褚開星;;基于VOF方法發(fā)動機水下排氣氣泡特性研究[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年10期

2 龍桐;翟志剛;司廷;羅喜勝;;一種用于RM不穩(wěn)定性研究的豎直環(huán)形激波管的設(shè)計與驗證[J];實驗流體力學(xué);2014年06期

3 劉金宏;鄒立勇;曹仁義;廖深飛;王彥平;;繞射激波和反射激波作用下N_2/SF_6界面R-M不穩(wěn)定性實驗研究[J];力學(xué)學(xué)報;2014年03期

4 羅喜勝;王顯圣;陳模軍;翟志剛;;可控肥皂膜氣柱界面與激波相互作用的實驗研究（英文）[J];實驗流體力學(xué);2014年02期

5 黃文斌;鄒立勇;劉金宏;譚多望;張光昇;;初始擾動對于氣液界面Rayleigh-Taylor不穩(wěn)定性發(fā)展的影響[J];實驗流體力學(xué);2010年03期

6 朱春玲;李宇欽;張泉;;基于旋轉(zhuǎn)多圓柱的冰風(fēng)洞水滴參數(shù)分析方法[J];航空動力學(xué)報;2007年02期

7 馬東軍,何興,孫德軍,尹協(xié)遠;柱狀交界面Richtmyer-Meshkov不穩(wěn)定性的數(shù)值研究[J];爆炸與沖擊;2003年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 關(guān)奔;界面曲率效應(yīng)對Richtmyer-Meshkov不穩(wěn)定性影響的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

2 陳宏;笛卡爾網(wǎng)格下激波與物質(zhì)界面相互作用數(shù)值研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

3 柏勁松;可壓縮多介質(zhì)流體動力學(xué)高精度數(shù)值計算方法和網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)[D];中國工程物理研究院北京研究生部;2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 劉希;基于黎曼問題的界面追蹤方法[D];南京航空航天大學(xué);2013年

2 陳萍萍;VOF運動界面重構(gòu)的流體體積分數(shù)保持法[D];河海大學(xué);2007年

本文編號：2849375