高压气体膨胀驱动Air—Water界面Rayleigh—Taylor不稳定性实验研究

利用竖式激波管装置实验研究了Air—Water界面的Rayleigh—Taylor不稳定性问题，这种不稳定性由高压气体膨胀驱动流体界面得以实现。实验结果表明，界面运动平均加速度介于60倍到795倍的重力加速度之间，在随机初始扰动条件下，不稳定性在整个界面同时产生。在初始压力为0．18MPa，水柱高度为230mm的实验中，气泡和尖钉增长系数分别为0．069和0．198。随着界面运动平均加速度的增加，气泡增长系数逐渐增加，但是增加的速度逐渐降低。

激波驱动液体轴对称抛撒的实验研究

设计了利用垂直激波管实现液体轴对称抛撒的实验装置,通过高速摄影技术获得不同驱动压力下气液界面不稳定性发展直至发生首次破碎的时间序列。实验结果表明,马赫数的增大导致初始扰动波的波长减小和扰动波数的增加,且尖钉发生破碎并与气流混合的程度更为剧烈。实验液体发生首次破碎的位置基本不随驱动压力的升高而改变。液体前锋的加速度曲线呈现出前期基本不变,后期迅速增大的趋势。

平面激波与气泡界面相互作用过程的数值研究

对在空气中的平面激波与He气泡和SF6气泡相互作用过程进行了数值计算。利用大涡模拟(LES)方法,使用具有三阶精度的Third-Order MUSCL算法对气泡的发展与变形过程进行了模拟,然后与文献中的实验结果进行了比较。结果发现:无论激波通过低密度界面还是高密度界面,都会有射流结构和涡的产生,但产生的机理并不相同;对于密度低的界面,气泡会演化为两个对称的"气泡"结构,并产生两个独立的涡和持续时间较短的射流;而对于密度高的界面,气泡会演化为"尖钉"结构。

双模瑞利-泰勒不稳定性的预热烧蚀效应研究

针对双模扰动下的烧蚀瑞利-泰勒不稳定性增长问题,采用高精度的数值计算方法,研究了不同预热程度下模耦合产生的多个高次谐波幅值的发展和演化问题。研究表明,三种预热烧蚀条件下,当扰动基模满足长波与短波耦合方式时,谐波中的长波模态占主导,而短波模发展明显受到抑制;当满足短波与短波耦合时,耦合结果带来了许多新的增长较快的长波模态,此时短波模增长呈现小幅震荡形式。比较两种耦合方式可以发现,长波结构在烧蚀瑞利-泰勒不稳定性弱非线性阶段都占主导地位,尤其是短波与短波耦合中气泡与尖钉表现出不同于两个基模的长波模结构。进一步分析预热效应对模耦合增长的影响,发现预热程度越强就越能削弱耦合谐波的增长,这说明预热对烧蚀瑞利-泰勒不稳定性具有致稳作用,这对惯性约束聚变工程中控制烧蚀瑞利-泰勒不稳定性发展具有重要意义。

简易椭圆规的制作

椭圆规是中学数学教学中不可缺少的教具之一。但这种教具在市场上不易买到。为了解决教学中的急需,我自行设计制作了简易的椭圆规。用此圆规不但能画任意大小和扁平程度不同的椭圆,而且能作教具来讲述椭圆的定义,效果都比较好。

激波诱导的液柱气液界面RM不稳定性的研究

为了进-步研究气/液界面上的Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性现象,在水平激波管中进行了激波与单、双排液柱相互作用的实验.通过使用驱动气体为氮气、被驱动气体为空气,获得了马赫数为1.10与1.25的激波;通过更换不同尺寸的试件获得了初始直径不同的液柱。使用高速摄影仪记录了激波作用之后液柱失稳变形的详细过程,测量分析了不稳定性发展过程中,尖钉高度、气泡深度及混合区域宽度随时间的发展规律,并与理论分析中的公式进行了比较。

激波冲击下液滴变形破碎的黏性特征

为了获得不同黏度的液滴在高速气流中变形破碎的形态特征图像,定量分析黏性对变形破碎过程的影响,使用高速相机直接拍摄法在水平激波管中实验研究了液滴的变形破碎过程,测量了液滴迎风面位移、横向变形宽度、破碎时间等特征参数。所得结果表明:液滴的黏度较低时,液滴尾部形成的尾迹形状为细长的尖锥形,当液滴的黏度较高时,尾迹形状呈现波纹状,随着黏度的逐渐增大,液滴的尾迹更加复杂且紊乱;由于波后气流的作用,液滴迎风面发生变形失稳并演变出'尖钉'结构;黏性对液滴变形破碎过程起阻碍抑制作用;随着液滴黏度的增加,Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性发展速率减缓,'尖钉'的数量先增加后减小。