匯聚激波動力學特性及其誘導的RM不穩定性實驗研究

《匯聚激波動力學特性及其誘導的RM不穩定性實驗研究》是依託中國科學技術大學，由翟志剛擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：匯聚激波動力學特性及其誘導的RM不穩定性實驗研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：翟志剛
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

本申請提出在激波管中研究匯聚激波動力學特性；通過細針約束等方式形成各種形狀界面並採用高速紋影技術及雷射切片技術研究匯聚激波誘導下不同形狀界面的RM不穩定性現象。力求獲得匯聚激波在壁面和流體界面上的反射和折射現象；獲得激波-界面相互作用過程中波繫結構和界面發展，以及流場的速度場、渦量場等定量信息。通過本項研究，了解匯聚激波動力學特性；發展一種新的界面生成技術，得到不同形狀界面在匯聚激波作用下的發展演化，建立不同界面形狀對RM不穩定性發展的影響的資料庫。匯聚激波由於能夠在其中心得到極高的溫度和壓力，在ICF、天體物理等領域都有重要的套用價值。而匯聚激波誘導下的RM不穩定性涉及到複雜多尺度的物理問題在這些工程套用中也有重大的研究背景。斜壓機制是RM不穩定性產生和發展的一個重要因素，與激波形狀和初始界面形狀密切相關，因此研究匯聚激波作用於不同形狀氣體界面的RM不穩定性發展是十分必要的。

結題摘要

本項目開展了匯聚激波動力學特性以及匯聚激波和平面激波作用下不同形狀氣體界面演化的實驗與數值研究，取得的創新性進展總結如下： 匯聚激波方面： 1. 研究了匯聚激波在斜劈/界面上非定常反射/折射現象，發現了新的波系轉變現象，獲得了與準定常條件不同的反射/折射規律，探索了流場的匯聚效應對反射/折射規律的影響； 2. 開展了匯聚激波誘導下單模界面演化的實驗研究，獲得了界面演化的定量結果，發現Rayleigh-Taylor效應會降低擾動增長率，甚至導致界面發生提前反相； 3. 開展了擾動匯聚激波誘導無擾動界面演化的實驗研究，獲得了與平面激波不同的擾動匯聚激波的傳播規律，發現了擾動激波誘導界面失穩與經典界面失穩機制的不同 平面激波方面： 1． 開展了平面激波誘導下不同頂角V形界面的演化規律，探討了振幅波長比對振幅增長率發展的影響，發現線性增長率隨振幅波長比的增長並非單調函式，為已有的數值結果提供了實驗依據； 2．開展了平面激波誘導下三維單模/氣柱界面演化規律研究，發現界面主曲率相同/相反的三維界面會促進/抑制擾動的增長，獲得了界面曲率對擾動增長的影響規律； 總之，該項目按計畫完成了預定內容，研究成果將有助於凝聚研究方向，形成較好的人才隊伍。通過本項目研究，獲得了匯聚激波動力學特性以及匯聚激波誘導的界面擾動發展規律，揭示了激波作用下不同形狀界面演化的物理規律及內在機理，為慣性約束核聚變等實際套用提供了重要的指導。