界面張力對(duì)Rayleigh-Taylor不穩(wěn)定性增長的影響.pdf

1、流體不穩(wěn)定性是流體中常見的現(xiàn)象，對(duì)該現(xiàn)象的深入研究，有助于人們更好的認(rèn)識(shí)流體。Rayleigh-Taylor(RT)和Richtmyer-Meshkov(RM)不穩(wěn)定性是眾多不穩(wěn)定中常見的界面不穩(wěn)定性，它們客觀的存在于慣性約束聚變、等離子體、天體物理等物理現(xiàn)象之中。RT不穩(wěn)定性演化大致可以分為三個(gè)階段，第一個(gè)階段是微擾振幅非常小時(shí)，微擾振幅將隨增長率指數(shù)增長。第二階段是微擾振幅和波長可以比擬時(shí)，進(jìn)入非線性增長，重流體在輕流體中以Spik

2、e的形式增長，輕流體在重流體中以Bubble的形式增長，最后Bubble的速度趨于一個(gè)恒定的值。第三個(gè)階段就是湍流混合階段。
　　 如何描述不穩(wěn)定性第二階段的演化一直存在爭議。基于單模理論，目前主要有兩種模型，一種是Layzer建立的速度勢模型，該模型早期只適用于無限密度比的流體。后來Zhang、Goncharov等人引入新的速度勢，將Layzer模型推廣到適用于任意密度比流體。在Zhang、Goncharov等人引進(jìn)的復(fù)雜速度

3、勢的基礎(chǔ)上，Sohn于引入了一種更為簡單的速度勢，并利用其研究了理想流體的RT和RM不穩(wěn)定性，解析結(jié)果和數(shù)值模擬吻合很好。另一種非線性理論模型是Zufiria模型，該模型早期只適用于無限密度比的流體。后來Sohn將其推廣并應(yīng)用于任意密度比的流體。
　　 最近，利用Layzer模型，Sohn系統(tǒng)研究了界面張力和粘性對(duì)RT和RM不穩(wěn)定性增長的影響。然而，單獨(dú)研究界面張力或粘性的影響規(guī)律目前尚屬空白。該研究可以從根本上弄清楚不同因素對(duì)

4、RT和RM不穩(wěn)定性增長影響規(guī)律的區(qū)別和聯(lián)系。曹義剛等人利用Zufiria模型系統(tǒng)研究了粘性對(duì)RT不穩(wěn)定性增長的影響發(fā)現(xiàn)流體粘性壓低Bubble的增長率，而且考慮粘性后Bubble的增長率比Layzer模型的結(jié)果更接近實(shí)驗(yàn)。本文利用Zufiria模型以及基于簡單速度勢的Layzer模型，系統(tǒng)研究了界面張力對(duì)RT不穩(wěn)定性的影響，并解析給出了不同模型下考慮界面張力后RTBubble的漸進(jìn)速度表達(dá)式。發(fā)現(xiàn)界面張力降低RTBubble的增長率。另