高雷诺数下非混相Rayleigh-Taylor不稳定性的格子Boltzmann方法模拟

发布时间：2021-09-01 15:45

　　本文采用相场格子Boltzmann方法研究了竖直微通道内中等Atwoods数流体的单模Rayleigh-Taylor不稳定性问题,系统分析了雷诺数对相界面动力学行为以及扰动在各发展阶段演化规律的影响.数值结果表明高雷诺数条件下,不稳定性界面扰动的增长经历了四个不同的发展阶段,包括线性增长阶段、饱和速度阶段、重加速阶段及混沌混合阶段.在线性增长阶段,我们计算获得的气泡与尖钉振幅符合线性稳定性理论,并且线性增长率随着雷诺数的增加而增大.在第二个阶段,我们观察到气泡与尖钉将以恒定的速度增长,获得的尖钉饱和速度略高于Goncharov经典势能模型的解析解[Phys. Rev. Lett. 2002 88 134502],这归因于系统中产生了多个尺度的旋涡,而涡之间的相互作用促进了尖钉的增长.随着横向速度和纵向速度的差异扩大,气泡和尖钉界面演化诱导产生的Kelvin–Helmholtz不稳定性逐渐增强,从而流体混合区域出现许多不同层次的涡结构,加速了气泡与尖钉振幅的演化速度,并在演化后期阶段,导致界面发生多层次卷起、剧烈变形、混沌破裂等行为,最终形成了非常复杂的拓扑结构.此外,我们还统计了演化后... 

【文章来源】：物理学报. 2020,69(04)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：10 页

【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂微通道内气泡在浮力作用下上升行为的格子Boltzmann方法模拟[J]. 娄钦,李涛,杨茉.  物理学报. 2018(23)
[2]可压流体Rayleigh-Taylor不稳定性的离散Boltzmann模拟[J]. 李德梅,赖惠林,许爱国,张广财,林传栋,甘延标.  物理学报. 2018(08)
[3]复杂微通道内非混相驱替过程的格子Boltzmann方法[J]. 臧晨强,娄钦.  物理学报. 2017(13)



本文编号：3377251