Rayleigh-Taylor（RT）不穩(wěn)定性作為流體力學的普遍現(xiàn)象,它是指當輕流體受到持續(xù)加速度作用向重流體加速時,由于流體界面處壓力密度與密度梯度不重合,即?p??（27）0,界面處的隨機擾動振幅會隨時間的發(fā)展經(jīng)歷線性階段、非線性階段后最終達到湍流混合的過程。Kelvin-Helmholtz（KH）不穩(wěn)定性是非均勻密度界面存在速度差形成剪切力誘導的一種界面不穩(wěn)定性。一種或多種界面不穩(wěn)定性耦合問題不僅在揭示界面失穩(wěn)物理機制上有重要的理論價值,更在發(fā)動機內燃室等工程應用有重要價值,還在超新星爆發(fā)等天體動力學中有著重要應用。近年來在慣性約束核聚變如何實現(xiàn)內爆點火的大背景驅動下,一直受到廣泛研究學者的關注。斜壓效應作為誘導產生界面不穩(wěn)定性的重要因素之一,如何分析斜壓效應對RT穩(wěn)定性誘導的界面失穩(wěn)現(xiàn)象的影響規(guī)律是界面不穩(wěn)定性中的經(jīng)典問題。RT不穩(wěn)定性與KH不穩(wěn)定性耦合效應在界面演化的是相互競爭的關系還是相互促進的問題也深受學者們的困擾。流體的粘性作為流體重要的物性參數(shù),與表面張力一樣,一直被認為是抑制界面不穩(wěn)定發(fā)展的物理量,但是粘性在誘導機制上是否與其他物理量相同,這樣的討論只出現(xiàn)了理論與數(shù)... 

【文章來源】：浙江理工大學浙江省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同的誘導機制下三種典型的界面不穩(wěn)定性，其中（a）為RT不穩(wěn)定性，（b）為KH不穩(wěn)定性，（c）為RM不穩(wěn)定性（注：圖片均來自百度百科與文獻）

RT 不穩(wěn)定性作為一種多尺度強非線性物理，在自然現(xiàn)象與工程應用中扮演著重要的角色。如在超新星爆發(fā)中[4]，RT 不穩(wěn)定性被認為是引起大質量恒星內部坍塌、產生射流、爆炸與星際云間的相互作用原因之一。此外地下鹽丘、火山島的形成[5]也與 RT 不穩(wěn)定性有著密切的聯(lián)系。工程應用中，超燃沖壓發(fā)動機[6]中 RT 不穩(wěn)定性的存在會使燃料與氧氣的接觸面積增大，提高了燃燒效率，對于這種情況，RT 不穩(wěn)定是有利的。而在慣性約束核聚變[7]（ICF）中，由 RT 不穩(wěn)定性誘導的湍流混合被認為是不利的。在 ICF 中，為了實現(xiàn)點火，常采用多束激光對稱分布同時照射由氚、氘形成的靶丸，在極短的時間內，靶丸吸收激光能量后變成等離子體向外蒸發(fā)，由于球層約束產生的慣性力壓縮靶芯，靶芯在為分散之前發(fā)生聚變并產生大量能量。但如果在靶丸在壓縮發(fā)生內爆的過程中產生了 RT 不穩(wěn)定性，其誘導的湍流混合直接影響到靶丸的產額并導致點火失敗。因此在 ICF 中應該消除甚至避免 RT 不穩(wěn)定性的產生。此外 RT 不穩(wěn)定性在氣象學[8]、海洋運動學[9]中有著廣泛的應用。由以上可知，RT 不穩(wěn)定具有重要的實際意義，對 RT 不穩(wěn)定的充分研究十分必要。

浙江理工大學碩士學位論文 液-液斜界面 Rayleigh-Taylor 不穩(wěn)定性粘性效應的實驗研究的重要內容。研究者們充分發(fā)揮自己的聰明才智，發(fā)明了如垂直加速裝有穩(wěn)定界面流體的箱體[25]，反轉箱體[26]，抽離擋板[27]，水槽[28]等相關實驗方法來模擬界面 RT 不穩(wěn)定性進行研究，并對混合區(qū)增長率等相關系數(shù)進行統(tǒng)計分析。下圖 1.3 列舉了文獻中采用的產生 RT不穩(wěn)定性的方法示意圖。其中1 為輕流體，2 為重流體。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]激波與橢圓形重氣柱相互作用的PLIF實驗[J]. 黃熙龍,廖深飛,鄒立勇,劉金宏,曹仁義.  爆炸與沖擊. 2017(05)
[2]非理想流體中Rayleigh-Taylor和Richtmyer-Meshkov不穩(wěn)定性氣泡速度研究[J]. 霍新賀,王立鋒,陶燁晟,李英駿.  物理學報. 2013(14)
[3]斜界面Rayleigh-Taylor不穩(wěn)定性混合實驗研究[J]. 劉金宏,譚多望,張旭,黃文斌,鄒立勇.  高壓物理學報. 2012(06)
[4]任意Atwood數(shù)Rayleigh-Taylor和Richtmyer-Meshkov不穩(wěn)定性氣泡速度研究[J]. 陶燁晟,王立鋒,葉文華,張廣財,張建成,李英駿.  物理學報. 2012(07)
[5]Rayleigh-Taylor不穩(wěn)定性誘導湍流混合的數(shù)值模擬[J]. 楊玟,王麗麗,張樹道.  工程力學. 2011(06)
[6]初始擾動對于氣液界面Rayleigh-Taylor不穩(wěn)定性發(fā)展的影響[J]. 黃文斌,鄒立勇,劉金宏,譚多望,張光昇.  實驗流體力學. 2010(03)
[7]Rayleigh-Taylor不穩(wěn)定性的MPS數(shù)值模擬[J]. 程會方,段日強,姜勝耀.  核動力工程. 2010(S1)
[8]一個用于界面不穩(wěn)定性實驗研究的豎式激波管[J]. 鄒立勇,劉金宏,王建,黃文斌,譚多望,劉倉理.  高壓物理學報. 2008(02)
[9]Richtmyer-Meshkov不穩(wěn)定性流體混合區(qū)發(fā)展的實驗研究[J]. 施紅輝,卓啟威.  力學學報. 2007(03)
[10]流體可壓縮性對Rayleigh-Taylor不穩(wěn)定性影響機理分析[J]. 秦承森,王裴.  爆炸與沖擊. 2004(01)



本文編號：2908586