由Rayleigh-Taylor不穩(wěn)定性引起的湍流混合廣泛存在于自然現(xiàn)象和工程應(yīng)用中.在重力場作用下,將重流體置于輕流體之上,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài).此時,在輕重流體界面處添加微小擾動,重流體向下形成尖釘,輕流體向上形成氣泡,輕重流體進(jìn)入湍流混合狀態(tài),系統(tǒng)失去穩(wěn)定狀態(tài),進(jìn)入失穩(wěn)過程.組分剖面揭示了流場在任意時刻任意高度上的成分,從而揭示了Rayleigh-Taylor不穩(wěn)定性的發(fā)展過程.利用計算流體力學(xué)軟件CFD²模擬常加速度場下二維多模Rayleigh-Taylor不穩(wěn)定性的發(fā)展,研究了重流體組分剖面隨Atwood數(shù)的變化.文章對比了Atwood數(shù)為0.1, 0.5, 0.9這3種情況下質(zhì)量分?jǐn)?shù)剖面.在利用氣泡高度h_b和尖釘深度h_s對高度做歸一化之后,質(zhì)量分?jǐn)?shù)剖面不依賴于密度比.在不同密度比下,質(zhì)量分?jǐn)?shù)曲線都滿足■

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【部分圖文】：

圖1算例2中t=12s時密度場Fig．1Densityfieldofcase2att=12s

第4期阮玉藏，等:二維Ｒayleigh-Taylor不穩(wěn)定性組分剖面與Atwood數(shù)相關(guān)性2結(jié)果與分析2．1組分剖面與氣泡高度圖1揭示了當(dāng)A=0．5的情形下Ｒayleigh-Taylor不穩(wěn)定性發(fā)展到12s時的密度場．可以看到此時混合已經(jīng)進(jìn)入了湍流混合階段，輕流體向上發(fā)展形成了氣....

圖2二維Ｒayleigh-Taylor不穩(wěn)定性不同Atwood數(shù)下氣泡高度隨Agt2的變化規(guī)律2

leigh-Taylor不穩(wěn)定性的湍流混合過程具有自相似性．利用該性質(zhì)可以將不同時刻下歸一化之后的質(zhì)量分?jǐn)?shù)剖面進(jìn)行疊加平均，即對質(zhì)量分?jǐn)?shù)剖面進(jìn)行時間方向的平均．由于計算條件的限制，空間上樣本容量往往是十分有限的．但是利用時間方向上的平均可以大大增加樣本容量，使剖面具有更好的統(tǒng)計學(xué)....

圖3不同Atwood數(shù)下質(zhì)量分?jǐn)?shù)剖面Fig．3MassfractionprofilesatdifferentAtwoodnumbers

刻下的質(zhì)量分?jǐn)?shù)剖面都具有了相同的性質(zhì)，因而可以對不同時刻下的質(zhì)量分?jǐn)?shù)曲線進(jìn)行疊加平均．然而在疊加的過程中，需要注意到不同時刻下的質(zhì)量分?jǐn)?shù)剖面歸一化之后都具有不同的位置Y，無法簡單地將其直接點(diǎn)對點(diǎn)進(jìn)行疊加．3次樣條插值可以很好地解決這個問題．對某一時刻下的質(zhì)量分?jǐn)?shù)曲線做3次樣條插值....

本文編號：4015110