柱形汇聚激波冲击球形重气体界面的实验研究

采用高速纹影法实验研究了柱形汇聚激波与球形重气体界面相互作用的Richtmyer-Meshkov不稳定性问题.激波管实验段基于激波动力学理论设计,将马赫数为1.2的平面激波转化为柱形汇聚激波,气体界面由肥皂膜分隔六氟化硫（内）和空气（外）得到.采用高速摄影机在单次实验中拍摄激波运动的全过程,对柱形激波的形成进行了实验验证,并进一步观测了汇聚激波与球形气体界面相互作用过程中的波系发展和气体界面变形以及反射激波同已变形界面二次作用的流场演化.结果表明：当柱形汇聚激波穿过气泡界面以后,气泡左侧界面极点沿激波传播方向保持匀速运动,气泡右侧界面发展成为射流结构,气泡主体发展成为涡环结构;在反射激波的二次作用下,流场中无序运动显著增强并很快进入湍流混合阶段.  

流动肥皂膜气体界面及其在柱状汇聚激波作用下演化的实验研究

在Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性实验研究中,形成两种不同密度流体的初始扰动界面是前提和关键。本文提出了一种流动肥皂膜气体界面生成方法,其工作原理是由细丝构成的导流框从激波管实验段穿过,肥皂液从导流框的上端注入并在重力作用下在导流框中形成流动肥皂膜,膜的两侧可以分别充入不同密度的气体从而形成稳定的气体界面。改变导流框的结构可以得到多种界面形状,包括平面、柱形、分段光滑、弯曲和多层结构等。结果表明,该界面厚度小,易于形成特定的形状,与激波管实验段相匹配,而且维持时间足够长。本文利用流动肥皂膜气体界面生成方法开展了一种竖直界面在柱状汇聚激波冲击下演化的实验研究,通过高速纹影法获得了柱状汇聚激波的形状变化,得到了竖直SF6/空气界面RM不稳定性演化的整个过程。