在瞬時(shí)沖擊力（激波）的作用下,分割不同密度流體的物質(zhì)界面上的初始擾動(dòng)會(huì)隨時(shí)間不斷增大,并最終形成湍流混合的失穩(wěn)過(guò)程被稱(chēng)為Richtmyer-Meshkov（RM）不穩(wěn)定性。RM不穩(wěn)定性在慣性約束核聚變（ICF）、超新星爆發(fā)以及超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)等實(shí)際問(wèn)題中都有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值,也對(duì)于研究氣體動(dòng)力學(xué)、渦動(dòng)力學(xué)和湍流形成機(jī)理等方面有著重要的科學(xué)意義。美國(guó)的勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、法國(guó)原子能委員會(huì)實(shí)驗(yàn)室以及中國(guó)工程物理研究院等機(jī)構(gòu)均對(duì)其展開(kāi)了大量的研究。在以往對(duì)RM不穩(wěn)定性的科學(xué)研究中,由于余弦波作為最簡(jiǎn)單的波的形式,因此單模界面的RM不穩(wěn)定性的發(fā)展而得到了最為廣泛的研究。然而,無(wú)論是在ICF還是超新星爆發(fā)等實(shí)際問(wèn)題中,物質(zhì)界面上的初始擾動(dòng)總是隨機(jī)的,也就是多模界面。但激波沖擊下多模界面的擾動(dòng)增長(zhǎng)對(duì)初始頻譜的依賴(lài)性仍是一個(gè)待解決的難題。實(shí)際上,ICF的靶丸是由內(nèi)側(cè)的氘氚燃料和外側(cè)的燒蝕材料層等多層不同物質(zhì)所共同組成的,但激波沖擊下多道界面之間的耦合機(jī)制以及多道界面之間來(lái)回反射的波系對(duì)界面演化的影響則很少被研究。另外,ICF的靶丸由多種物相共同構(gòu)成,囊括了固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：144 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１間接驅(qū)動(dòng)和直接驅(qū)動(dòng)慣性約束核聚變（ＩＣＦ）示意圖

?第一章緒論???＾－：－：－二－：－二－：－＾二－＾－：－＾－二、－二．一－??－：－二－二－二－：－二－：－：－：－二－：－：－：－．士．ｒ＾－二二??：：二：：：：：：二：：：：二二士二－￣—??．？?－?－ｉ．?＾．―￣￣??：：：：：：：：二二??垂蓬涯：５??露譯霍??ＨＥＡＶＹ?ＦＬＵＩＤ?ＬＩＧＨＴ?ＦＬＵＩＤ??Ｒｅｏ，〇Ｎ＾＾＾Ｐ§｜ｉ??ＴＲＡＮＳＭＩＴＴＥＤ?ＲＥＦＬＥＣＴＥＤ??ＳＨＯＣＫ?ＳＨＯＣＫ??圖１．２激波沖擊輕／重界面的示意圖。激波由右側(cè)傳向左側(cè)。圖片來(lái)源于ＲｉｃｈｔｍｙｅｒＭ。??界面的初始形狀與單模的細(xì)微偏差也會(huì)影響界面的線性增長(zhǎng)率，這部分會(huì)在??第２．１章介紹。??實(shí)際上，當(dāng)Ａｔｗｏｏｄ數(shù)為負(fù)數(shù)時(shí)，也就是界面是重／輕界面時(shí)，界面上的擾??動(dòng)會(huì)先經(jīng)歷一個(gè)反相過(guò)程之后再逐漸增長(zhǎng)［１５］。但采用沖擊模型對(duì)重／輕界面的??振幅發(fā)展預(yù)測(cè)時(shí)人們遇到了困難。之后，一系列針對(duì)沖擊模型的修正理論被提??出。其中，Ｍｅｙｅｒ和Ｂｌｅｗｅｔｔ［２Ｇ］采用與Ｍｅｓｈｋｏｖ［８］的實(shí)驗(yàn)中相同的初始條件，結(jié)??合數(shù)值模擬研究了激波沖擊輕／重界面和重／輕型界面的擾動(dòng)增長(zhǎng)。結(jié)果表明，在??輕／重界面的條件下，數(shù)值模擬與沖擊模型吻合良好；但是在重／輕條件下，采用??波前和波后的振幅的平均值，即（匈＋〇／２，來(lái)替換公式１．３中的ａ＋，可以得??到和數(shù)值結(jié)果相吻合的理論模型，也就是ＭＢ模型，此時(shí)振幅增長(zhǎng)率（吻）可??寫(xiě)為：??ｖ〇?＝?ＡｖｋＡ＋（ａ〇?＋?ａ＋）／２．?（１．４）??之后，Ｆｒａｌｅｙｔ２１：！提出了在輕／重界面情況下的可壓縮線性擾動(dòng)方程［２］的解析??解。與Ｒ

?第二章激波沖擊多模界面的演化研宄???，參麵－??＾?Ｌｉ?ｈ?Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ??Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ?ｆｒａｍｅ?Ｂｌａｄｅ?ｖｉｄｅｏ?ｃａｍｅｒａ??圖２．１?（ａ）單模界面（上）、三角形界面（中）和刷膜方法（下）示意圖；（ｂ）紋影系統(tǒng)和??激波管測(cè)試段示意圖。??驗(yàn)采用邊緣蘸了肥皂液的矩形框架沿著約束條或者亞克力板的邊緣輕輕刷過(guò)，??生成由約束條或亞克力板邊緣約束的肥皂膜界面，如圖２．１（ａ）下圖所示。隨后，??本實(shí)驗(yàn)將沒(méi)有形成肥皂膜的另一塊透明的亞克力板盒子與形成肥皂膜的透明亞??克力板盒子對(duì)接，并將它們一起插入到激波管的測(cè)試段中。為了形成ａｉｒ／ＳＦｄ＇Ｂ］??斷界面，界面右側(cè)的ａｉｒ必須被ＳＦ６所替換。于是，將高純度較重的ＳＦ６通過(guò)測(cè)??試段尾端的靠上沿的“入流”洞中注入測(cè)試段，而較輕的ａｉｒ則會(huì)被注入的ＳＦ６??從靠下沿的“出流”洞中排出，如圖２．１（ｂ）所示。將０２濃度檢測(cè)儀放置于“出??流”洞處來(lái)監(jiān)測(cè)界面右側(cè)０２的體積分?jǐn)?shù)。當(dāng)０２的體積分?jǐn)?shù)低于０．５％時(shí)，停止??注入５？６并且將激波管的測(cè)試段與低壓段合攏。然后，為了減少界面兩側(cè)的氣??體擴(kuò)散，需在３０秒內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)。雖然如此，本實(shí)驗(yàn)還是不能完全避免界面兩側(cè)??氣體的擴(kuò)散和污染。具體的物理參數(shù)將在各個(gè)工作中列表給出。本實(shí)驗(yàn)在中國(guó)??科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代力學(xué)系的水平激波管上完成，激波管由１．７ｍ的高壓段，３．９??ｍ的低壓段和１．０?ｍ的測(cè)試段組成。本實(shí)驗(yàn)采用“Ｚ”字形紋影光路捕捉流場(chǎng)中??的密度梯度，采用連續(xù)光源（ＣＥＬ－ＨＸＦ３００，最大輸出功率２４９Ｗ）結(jié)合高速攝??影機(jī)（ＦＡＳＴＣＡＭＳＡ５，?ＰｈｏｔｒｏｎＬｉｍｉｔｅｄ）來(lái)獲

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Numerical study on Rayleigh-Taylor effect on cylindrically converging Richtmyer-Meshkov instability[J]. ZhiGang Zhai,Fu Zhang,ZhangBo Zhou,JuChun Ding,Chih-Yung Wen.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2019(12)



本文編號(hào)：2960136