冲击波加速矩形界面的Richtmyer-Meshkov不稳定性大涡模拟  

作　　者：王涛[1] 柏劲松[1] 李平[1] 刘坤[1] 

机构地区：[1]中国工程物理研究院流体物理研究所,绵阳621900

出　　处：《中国科学（G辑）》2009年第12期1770-1778,共9页

基　　金：国家自然科学基金(批准号:10672151);中国工程物理研究院科学技术发展基金(编号:2008B0202011);中国国防科技工业技术基础质量与可靠性项目(编号:Z112009B004)资助

摘　　要：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SF6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SF6块体演化图像和实验图像符合很好,同时数值模拟再现了SF6块体复杂的发展过程--翻滚的状态发展.对表征SF6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SF6块体的发展规律.采用三种SGS模型模拟得到的SF6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SF6块体界面上涡和环量沉积进行了研究.

关 键 词：大涡模拟 NAVIER-STOKES方程组 亚格子尺度 RICHTMYER-MESHKOV不稳定性 湍耗散 湍动能 环量沉积 

分 类 号：O357.5[理学—流体力学]