Coupling between velocity and interface perturbations in cylindrical Rayleigh–Taylor instability

Rayleigh–Taylor instability(RTI) in cylindrical geometry initiated by velocity and interface perturbations is investigated analytically through a third-order weakly nonlinear(WN) model. When the initial velocity perturbation is comparable to the interface perturbation, the coupling between them plays a significant role. The difference between the RTI growth initiated only by a velocity perturbation and that only by an interface perturbation in the WN stage is negligibly small. The effects of the mode number on the first three harmonics are discussed respectively. The low-mode number perturbation leads to large amplitudes of RTI growth. The Atwood number and initial perturbation dependencies of the nonlinear saturation amplitude of the fundamental mode are analyzed clearly. When the mode number of the perturbation is large enough,the WN results in planar geometry are recovered.     

Weakly Nonlinear Rayleigh–Taylor Instability in Cylindrically Convergent Geometry

The Rayleigh–Taylor instability(RTI) in cylindrical geometry is investigated analytically through a second-order weakly nonlinear(WN) theory considering the Bell–Plesset(BP) effect. The governing equations for the combined perturbation growth are derived. The WN solutions for an exponentially convergent cylinder are obtained. It is found that the BP and RTI growths are strongly coupled, which results in the bubble-spike asymmetric structure in the WN stage. The large Atwood number leads to the large deformation of the convergent interface. The amplitude of the spike grows faster than that of the bubble especially for large mode number m and large Atwood number A. The averaged interface radius is small for large mode number perturbation due to the mode-coupling effect.     

一维动理学数值模拟激光与等离子体的相互作用

利用一维(1D3V)、显式、全电磁、相对论粒子模拟代码研究动理学范畴内激光与等离子体相互作用中的受激拉曼散射,给出了粒子代码的控制方程及其数值离散的详细方案,研究表明:动理学效应在受激拉曼散射不稳定性中十分重要;时问平均的反射率在阈值强度处跃升,在更高的激光强度处达到饱和;受激拉曼背向散射周期性地在次皮秒内爆发,离子效应延迟背向拉曼散射的发生;电子俘获导致了背向拉曼散射出现爆发;Langmuir波的非线性频移使得背向散射达到饱和。     

烧蚀RT不稳定性非线性过程模拟

重点研究了不同预热对烧蚀RT弱非线性模耦合的影响。首先不同预热情况烧蚀RT不稳定性的线性增长率曲线明显不同。不同预热情况的模拟结果都表明：烧蚀RT的模耦合系数是k／kc的函数，二次和三次谐波的产生系数C（k）和D（k）遵从定标关系C（k）：c1（1-c2k/kc），D（k）=d1-d2k/kc＋d3（k/kc）^2。弱预热和中等预热情况，二次谐波的产生系数约只有经典RT的50％，三次谐波的产生系数约只有经典RT的20％。两体模耦合起主要作用，n次高次谐波可近似看作是由（”一1）次两体模耦合产生的。由于烧蚀RT不稳定性两体模耦合系数小于1，所以高次谐波的产生系数很快衰减。由于非线性作用变弱，单模扰动的非线性饱和阈值明显增大，意味着基模有较长时间的线性增长，另外，向长波长方向的模耦合系数明显大于经典尺丁不稳定性数值，因此，烧蚀RT非线性模耦合容易形成长的尖顶，从而对点火构成严重威胁。     

神光Ⅱ装置上辐射驱动瑞利-泰勒不稳定性实验北大核心CSCD

在神光Ⅱ装置上开展了辐射驱动RT不稳定性的一系列实验,获得了不同初始扰动幅度、不同扰动波长、不同材料样品等条件下辐射烧蚀RT不稳定性增长的高时空分辨背光图像,特别是在大初始扰动幅度样品实验中获得了扰动增长的清晰图像,观察到了扰动增长从线性区到非线性区的过渡过程,二次和三次谐波的产生和发展清楚可见。充实了数值模拟程序考核的实验数据库,对间接驱动ICF点火靶设计和研究具有重要作用。     

压缩氘氚球的热核燃烧特性研究

本文利用LARED-S程序模拟了等密度和等压力条件下压缩氘氚球的热核反应燃烧过程.对于等密度模型,模拟了两个具体算例,与国外计算结果进行了比较,验证了程序的可靠性.对于等压力模型,利用数值模拟给出了热核反应燃烧与压缩氘氚球初始状态之间的关系曲线,分析发现,氘氚装量、压力和主燃料密度的增加有利于提高热核反应放能和燃耗,中心热斑的温度和面密度分别达到70—80 MK和3—4 kg·m^-2时热核反应才有显著的放能,提高主燃料密度,可以适当放宽对中心热斑的点火要求.最后对实际点火靶进行了数值模拟并且与等压力模拟计算结果进行了比较分析.     

高精度有限差分法模拟Kelvin-Helmholtz不稳定性

 WENO有限差分格式有较高的分辨精度,适合复杂流场的计算,在国际上被广泛采用。本文利用WENO有限差分格式求解2维守恒型欧拉方程,实现了对无粘流体中Kelvin-Helmholtz不稳定性的数值模拟。速度剪切方向采用周期边界条件;扰动增长方向采用嵌边出流边界条件,一个不稳定波长分布64个网格。数值模拟给出的扰动幅值线性增长率与线性稳定性分析给出的结果很好符合,显示了该格式的有效性和精度。数值模拟给出了清晰的密度等值线,表明该方法还具有较好的界面变形捕捉能力。     

曲率变化率最小约束下的五次Hermite插值曲线

本文提出了在曲率变化率最小约束条件下的五次Hermite插值曲线算法,与传统的Hermite插值曲线算法相比,利用该算法获得的插值曲线具有更均匀的曲率分布,曲线更光顺,质量更好。     

二维不可压流体Kelvin-Helmholtz不稳定性的弱非线性研究

通过将扰动速度势展至三阶,提出了Kelvin-Helmholtz（KH）不稳定性的弱非线性理论.在模耦合过程中观察到一个重要的共振现象,共振使得模耦合过程变得相当复杂,单模扰动很快进入非线性区,产生大量高次谐波,共振加强了非线性作用.分析了单模扰动中二次和三次谐波产生效应,以及对基模指数增长的非线性校正.模拟结果支持了解析理论.利用该理论,分析了KH不稳定的非线性阈值问题. 关键词： Kelvin-Helmholtz不稳定性 弱非线性理论 非线性阈值     

轴向冲击下C型冷弯卷边槽钢构件的动力响应

针对轴向冲击载荷下C型冷弯薄壁钢构件的动力响应,采用商业有限元软件Abaqus建立了能够反映冲击过程的有限元模型。通过对比有限元模拟和落锤实验中利用数字散斑技术采集的数据以及试样残余变形,验证了数值模型的可靠性。采用该模型分析了在不同冲击速度下翼缘、腹板和卷边质点的轴向位移-时间曲线以及腹板横向挠度的变化,结果表明:在较低冲击能量的作用下,翼缘对卷边的约束作用明显;而在较高冲击能量的加载过程中,冲击端卷边的轴向位移和速度明显大于翼缘和腹板,卷边破坏严重;随着冲击速度的提升,C型冷弯薄壁钢构件的动态屈曲临界载荷相应提升。