流向磁场抑制Kelvin-Helmholtz不稳定性机理研究

采用CTU+CT (corner transport upwind+constrained transport)算法对磁流体动力学方程组进行求解,分别对有无磁场控制条件下开尔文-赫姆霍兹(Kelvin-Helmholtz,KH)不稳定性的演化过程进行数值模拟.数值结果分析了磁场(M_A=3.33)对混合层流场涡量和压力演化的影响,并与经典流体力学情况进行对比;另外,还从磁压力和磁张力分布情况对磁场抑制KH不稳定性的机理进行分析.结果表明,外加磁场对混合层结构的演变产生很大的影响,其中,磁压力使涡量在界面处沉积,而磁张力能够产生一个与涡旋转方向相反的力矩,从而对大涡结构起到拉伸破坏作用,最终抑制了涡的卷起.此外,当流动发展到一定阶段,在磁压力、磁张力以及压力场的共同作用下,界面在曲率最大位置处会发生分离,最终形成"鱼钩"状涡结构.