柱形汇聚激波作用下单模界面演化的实验研究

基本信息
批准号:11802304
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:丁举春
学科分类:
依托单位:中国科学技术大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:殷景岳,刘力黎,李明,李坚明,吴振洪
关键词:
RichtmyerMeshkov不稳定性单模界面汇聚效应柱形激波
结项摘要

Investigation of the Bell-Plesset (BP) and Rayleigh-Taylor (RT) effects on the instability development, which merely exist in the converging circumstance, is significant for understanding the underlying physics of the converging Richtmyer-Meshkov (RM) instability and for guiding practical engineering applications such as the inertial confinement fusion. In this application, we propose to perform a systematic experimental study on the evolution of the single-mode interface subjected to a converging shock wave by an improved semi-annular converging shock tube and an extended soap film technique. The PLIF imaging technique combined with a high-speed schlieren photography is first introduced to the converging RM instability experiment for capturing clear interfacial structures and obtaining various quantitative data including the amplitude variation with time, the gas concentration distribution and the mixing rate. The BP and RT effects on the instability development are inspected in detail based on the experimental results. Also, the perturbation growth regimes as well as the late-stage turbulent mixing characteristics are analyzed. The present project will bring deep insights into the converging RM instability, and provide experimental and theoretical basis for future double-mode and multi-mode RM instability studies.

汇聚Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性中存在着特有的Bell-Plesset(BP)和Rayleigh-Taylor(RT)效应,研究BP(几何收缩)和RT(变速度)效应对扰动发展的影响,探索汇聚空间中扰动发展的内在机理,对理解惯性约束核聚变等工程应用中的复杂界面失稳问题意义重大。本申请基于项目组新设计的半环形汇聚激波管和肥皂膜界面生成技术,率先采用平面激光诱导荧光(PLIF)和高速纹影相结合的方法,详细研究柱形汇聚激波作用下单模气体界面(轻/重和重/轻界面)的演化发展,力求捕捉清晰的界面演化图像,获得扰动振幅随时间变化、气体浓度分布等定量数据,并深入分析BP和RT效应对不稳定性发展的影响,认识汇聚RM不稳定性扰动发展的内在机制和后期的湍流混合特性。本项目研究有望在汇聚RM不稳定性研究方面获得深入认识,为后续双模和多模界面演化研究奠定实验和理论基础。

项目摘要

在本项目支持下,项目组研制了多套不同结构和功能的汇聚激波管设备,生成了初始稳定的柱形汇聚激波,发展了单模/多模/多层界面的生成和控制方法,在此基础上开展了一系列汇聚激波冲击扰动界面的精细实验研究,获得了汇聚激波冲击下不同扰动界面的发展规律,揭示了几何汇聚、界面减速、界面耦合、模态耦合与竞争等效应对不稳定性发展的影响规律,并提出了相应的理论预测模型。这些发现不仅揭示了汇聚激波诱导界面不稳定性的内在机理,为相关理论和数值研究提供可靠的实验数据,而且有助于理解惯性约束核聚变中流体界面失稳的复杂物理过程。相关研究成果已形成 14 篇高质量论文,包括6篇J. Fluid Mech. 论文和4篇Phys. Fluids 论文。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
3

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
4

感应不均匀介质的琼斯矩阵

感应不均匀介质的琼斯矩阵

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804052
发表时间:2019
5

动物响应亚磁场的生化和分子机制

动物响应亚磁场的生化和分子机制

DOI:10.13488/j.smhx.20190284
发表时间:2019

丁举春的其他基金

相似国自然基金

1

汇聚激波作用下界面不稳定性与湍流混合的实验与理论研究

批准号:10972214
批准年份:2009
负责人:罗喜胜
学科分类:A0909
资助金额:46.00
项目类别:面上项目
2

激波汇聚的激波动力学实验方法及其应用研究

批准号:11862009
批准年份:2018
负责人:杨剑挺
学科分类:A0909
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
3

汇聚激波诱导可燃界面的Richtmyer-Meshkov不稳定性研究

批准号:11772284
批准年份:2017
负责人:温志湧
学科分类:A0901
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
4

汇聚激波动力学特性及其诱导的RM不稳定性实验研究

批准号:U1530103
批准年份:2015
负责人:翟志刚
学科分类:A31
资助金额:66.00
项目类别:联合基金项目