圓柱形匯聚激波誘導(dǎo)Richtmyer-Meshkov不穩(wěn)定的SPH模擬
關(guān)鍵詞：激波 圓柱形匯聚 數(shù)值模擬
摘要：匯聚激波誘導(dǎo)不同物質(zhì)界面的Richtmyer-Meshkov(RM)不穩(wěn)定現(xiàn)象在慣性約束核聚變領(lǐng)域有重要的學(xué)術(shù)意義和工程背景.基于網(wǎng)格離散的宏觀流體力學(xué)方法由于數(shù)值擴(kuò)散問題往往需要高階精度算法才能準(zhǔn)確追蹤界面演化,且對(duì)大變形和破碎合并等復(fù)雜界面追蹤也極為困難.光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)(smoothed particlehydrodynamics,SPH)方法采用純拉格朗日算法,可以有效克服上述難點(diǎn).但經(jīng)典SPH算法需采用人工黏性處理強(qiáng)間斷,在激波間斷處往往會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的非物理振蕩,對(duì)于涉及強(qiáng)沖擊不穩(wěn)定性問題,很難達(dá)到理想的模擬效果.本文采用基于HLL黎曼求解器的SPH算法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)強(qiáng)激波和大密度比物質(zhì)界面的有效分辨和追蹤.一維數(shù)值校核證明了代碼的可靠性、健壯性,并進(jìn)一步模擬了二維圓柱形匯聚沖擊波沖擊四邊形輕/重氣界面誘導(dǎo)的RM不穩(wěn)定性問題,與已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合.通過分析界面演化過程中的密度及壓力變化,發(fā)現(xiàn)本文所采用的方法可準(zhǔn)確地追蹤激波與界面作用的復(fù)雜界面和波系演化規(guī)律.研究結(jié)果為進(jìn)一步理解和解釋匯聚沖擊條件下的RM不穩(wěn)定性機(jī)理奠定了基礎(chǔ).
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