基于FTM方法的二维Kelvin-Helmholtz不稳定性数值模拟

作者：尚文强; 张莹^*; 陈昭奇; 袁志平; 董博恒

来源：计算力学学报, 2018, 35(04): 424-430.

• Kelvin-Helmholtz不稳定性
• 速度梯度层厚度
• Neumann边界条件
• Dirichlet边界条件
• 界面跟踪法

使用界面跟踪法FTM(Front Tracking Method)对二维不混溶、不可压缩流体的K-H(Kelvin-Helmholtz)不稳定性进行数值模拟。研究表明,速度梯度层越厚,界面在水平分量中移动越快,卷起越少;初始水平速度差越大,界面卷起越多,内扰动增长速度越快,K-H不稳定性的特征形式更加明显;此外,在Neumann边界条件(即无滑移边界条件)下界面的扰动发展得比Dirichlet边界条件(即对称边界条件)下的扰动快。由于Dirichlet边界中的边界层,在开始时刻涡量扩展到两侧,影响了K-H不稳定性的生长速率;而在Neumann边界条件下涡量由于初始水平速度差,在界面中心聚集。最后,研究了不同边界条件下各种理查德森数对K-H不稳定性的影响。

• 单位
  南昌大学机电工程学院