激波的传播与干扰

激波的传播特性既取决于激波的产生条件,也与所处的传播环境密切相关.驱动条件、几何边界、介质的物理化学属性等发生变化时,都会引起激波传播特性的改变,而激波的变化反过来又会对其波及的流场产生影响.尽管激波传播及其干扰现象广泛存在于自然界和人类科技活动之中,其复杂机理的认识、规律的描述乃至应用潜力的挖掘仍有漫长的路要走.本文根据气体中激波传播和干扰现象以及与之相关的理论描述特征,在对激波传播以及反射、折射等基本现象进行简要阐述的基础上,重点围绕目前的热点问题,包括激波/激波干扰、激波/边界层干扰、激波与湍流作用、激波的聚焦与点火以及激波作用下气体界面不稳定性等研究进行了介绍和讨论,旨在对近年来该领域的进展及获得的成果做一个概述和归纳,期望对将来的深入研究有一个鉴借意义.

带相变气液界面Richtmyer-Meshkov不稳定性的数值模拟研究

本文使用近期提出的一种带相变清晰界面方法,针对有无相变效应存在时的气液界面Richtmyer-Meshkov不稳定性问题进行了数值模拟研究,分析了单模正弦扰动界面在激波冲击下的波系结构和界面演化机制.文中首先模拟了激波冲击air/SF_(6)界面以及水柱的经典算例来检验数值方法的可行性,数值模拟和实验结果总体上相吻合,表明目前的方法能够精确捕捉气液界面Richtmyer-Meshkov不稳定性发展过程中的界面流动演化特征.接下来,分别研究了三种不同马赫数激波冲击下无相变、蒸发以及冷凝共十三种工况下气液界面Richtmyer-Meshkov不稳定性的发展异同.研究表明,与air/SF_(6)界面的情况不同,由于气液界面之间存在巨大的声阻抗差异,界面不稳定性发展过程中会形成特殊的双尖钉结构.相变过程对界面变形产生的影响表现为蒸发效应抑制界面不稳定性的发展,而冷凝效应则促进界面不稳定性的发展.最后,通过比较数值模拟结果和已有的线性模型,冲击模型能够较好地预测气液界面不稳定性发展前期的线性增长,而有关后期的非线性增长阶段还有待进一步研究.