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冲击波加速矩形界面的Richtmyer-Meshkov不稳定性大涡模拟

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在可压缩多介质黏性流体动力学计算方法MVPPM(multi-viscous-fluid piecewise parabolic method)基础上,发展了适用于可压缩多介质黏性流体和湍流的并行大涡模拟LES(large-eddy simulation)算法和代码MVFT(multi-viscous-fluid and turbulence),并用于求解多介质的可压缩N-S(Navier-Stokes)方程组.大涡模拟中采用亚格子尺度SGS(subgrid-scale)应力模型来模拟不可解尺度运动对大尺度运动的影响.利用MVFT代码对平面冲击波加速作用下矩形SF_6块体运动的Richtmyer-Meshkov不稳定性实验进行了细致的数值模拟.数值模拟得到的SF_6块体演化图像和实验图像符合很好,同时数值模拟再现了SF_6块体复杂的发展过程--翻滚的状态发展.对表征SF_6块体尺度的几何量也进行了详细的比较,数值模拟结果和实验结果一致性也很好,而且定量地给出了SF_6块体的发展规律.采用三种SGS模型模拟得到的SF_6块体右界面最大位置在后期有明显差异,这是因为在冲击波作用下右界面发展比较复杂,而且不同的SGS模型,耗散也不同.另外,对SGS湍耗散、分子黏性耗散和SGS湍动能进行了研究和分析,它们都和大尺度的涡结构有相似的分布.SGS湍耗散比分子黏性耗散大得多,而Vreman模型的SGS湍耗散比Smagorinsky模型的小.总体上,采用Vreman SGS模型的数值模拟结果比Smagorinsky SGS模型和动力黏性要好.最后对SF_6块体界面上涡和环量沉积进行了研究.
Large-eddy simulations of the Richtmyer-Meshkov instability of rectangular interfaces accelerated by shock waves

王涛、柏劲松、李平、刘坤

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中国工程物理研究院流体物理研究所,绵阳,621900

大涡模拟 Navier-Stokes方程组 亚格子尺度 Richmayer-Meshkov不稳定性 湍耗散 湍动能 环量沉积

国家自然科学基金中国工程物理研究院科学技术发展基金中国国防科技工业技术基础质量与可靠性项目

10672151200880202011Z112009B004

2009

10.1007/s11433-010-0099-9

中国科学(物理学 力学 天文学)
中国科学院

中国科学(物理学 力学 天文学)

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.644
ISSN：1674-7275
年,卷(期)：2009.39(12)
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