磁流体中界面不稳定性的理论和数值研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yzymd_223
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
当两种不同密度的流体分界面受到外界作用时,界面上的扰动可能会不断增长,最终发生界面不稳定性现象。本文主要考察界面不稳定性中的两种典型情况,Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性和Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性,当重流体受到轻流体加速时,界面上会产生RT不稳定性;而当具有初始扰动的界面受到激波冲击加速后,RM不稳定性现象发生。由于RT和RM不稳定性在惯性约束核聚变、超燃冲压发动机、天体的形成和可压缩湍流等学术和工程领域具有重要的应用价值,因此受到世界各地研究人员的关注,并对这两种不稳定性进行了大量的理论、数值和实验研究。由于惯性约束核聚变和天文现象中的研究对象主要是等离子体,因此磁场对RT和RM不稳定性的影响也是当前研究热点之一。本文主要采用数值模拟和理论分析方法研究磁流体界面不稳定性问题。  在数值模拟方面,本文采用三阶WENO通量格式和混合GLM方法,考察了不同方向和强度的磁场中,平面激波(Ma=10)与二维矩形界面(界面内外气体密度比为10)的相互作用。通过对界面形状、界面内气体统计平均量、界面内外气体混合率和磁场演化的定性和定量研究,发现磁场能通过减少界面上涡量的生成从而抑制不稳定性的增长;磁场对界面形状的演变有一定影响,且磁场方向不同导致界面发展不同;磁场对界面内气体的加速过程及界面内外气体混合率会有影响,通常磁场越强,气体混合率越低;而界面的存在将会使波后部分区域磁场大大增强。  在理论分析方面,主要是基于势流模型,在与磁场垂直的平面中,综合考虑磁场、流体黏性和表面张力的作用,得到非理想磁流体势流模型。在该模型的基础上,通过考察磁场、流体黏性和表面张力对气泡和尖钉发展过程的影响,得到这些因素对RT和RM不稳定性的作用。结果表明磁场对RT和RM不稳定性的影响是由磁场的非线性部分造成的,并且磁场非线性部分的方向决定了磁场是促进还是抑制RT和RM不稳定性的发展;流体黏性和表面张力通常能降低气泡和尖钉的速度和振幅,即能够抑制RT和RM不稳定性,当表面张力足够大时,气泡和尖钉的速度会发生振荡。
其他文献
永磁体作为永磁电机的励磁组件,使电机的结构变得简单,在降低加工和装配费用的同时,还提高了电机运行的可靠性;且因为无需励磁电流绕组,省去了励磁损耗,从而提高了电机的效率和功率
剪纸艺术是我国传统文化艺术的重要组成部分,是我国的非物质文化遗产.在实施素质教育的当下,在小学课堂中开展剪纸教学有助于提高学生的审美能力,为学生创造更多的动手实践机
本文通过对荣华二采区10
期刊
随着我国城市化进程的加快和现代建筑水平的不断提高,大跨空间网格结构的应用越来越广泛,并呈现形体复杂化、跨径更大化、质量轻型化、结构刚度趋柔变弱等趋势。因而风荷载对
中国门神画与日本武士绘是中日两国民间艺术中阐释民间精神的艺术符号,本文通过尼采《论悲剧的诞生》中的酒神、日神精神进行分析,借由尼采的哲学层面阐释民间艺术家所处的时
近二、三十年来,我国群众艺术普及取得了很大的发展,艺术是民族精神的一种象征,不仅能代表一个民族的精神面貌,而且能够引领一个时代的风潮.开展群众艺术普及,一方面可以更好
在符合园区产业规划的基础上,明确项目准入标准,对引进项目制定技术水平、能源及资源利用效率、碳排放水平的准入条件,从源头上提升园区低碳发展水平近期,我国自贸区再次迎来
本文通过对荣华二采区10
期刊
周期激励非线系统由于存在着激励频率与系统固有频率之间的耦合,因而会呈现出各种复杂动力学行为。本文考虑两种不同形式下的周期激励非线性系统,探讨其中不同的动力学行为及其
赣南客家舞蹈具有悠久的历史,客家舞蹈也一直是客家文化的重要组成部分,但是随着时代的发展客家舞蹈在传承发展中也存在着一些不足.因此本文主要以研究赣南客家舞蹈在传承中