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摘要
基于可压缩多组分Navier-Stokes方程,结合5阶WENO (weighted essentially non-oscillatory)格式以及结构化自适应网格加密技术,数值研究了汇聚激波冲击不同初始扰动幅值和气层厚度的双层SF6重气柱界面不稳定性演化过程,揭示了界面与激波结构相互作用及演变机理,定量分析了环量、混合率及湍动能的变化规律,并对涡量进行动模态分解.结果表明:初始扰动幅值较大的条件下,气层内界面内外均形成马赫反射结构并在中心发生多次激波聚焦,激波穿透外界面后环量增速更大,内界面“尖钉”“气泡”更早发展,内外界面幅值与混合率增速更大.气层厚度较大时,透射激波在重气柱内移动时相位发生改变,使得内界面波峰向外发展而波谷向内发展.气层厚度较小时,内界面生成“尖钉”“气泡”较晚且不明显.通过动模态分解可以发现:耦合效应弱时,低频弱增长的动模态决定了主干结构,低频弱增长的动模态决定了主干结构上正负涡量的交换,而高频弱增长的动模态决定了界面上正负涡量的快速交换.
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单位瞬态物理国家重点实验室; 南京理工大学
