《激波氣柱相互作用過程中的界面演化和射流問題研究》是依託中國工程物理研究院流體物理研究所，由鄒立勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：激波氣柱相互作用過程中的界面演化和射流問題研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄒立勇
- 依託單位：中國工程物理研究院流體物理研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
激波衝擊物質界面引起的不穩定性演化、射流和混合問題廣泛存在於慣性約束聚變、天體物理、水中爆炸、國防尖端武器等重要的套用背景中。在激波與密度較大的重氣柱相互作用過程中，由於聲阻抗不匹配和曲率導致的非線性聲學效應，初始界面相當於一個匯聚透鏡，激波會發生不規則折射，衍射激波和透射激波會在下游極點附近相遇，發生碰撞和聚焦現象，導致壓力和密度大幅上升，誘發二次激波和二次斜壓渦機制。本項申請擬採取實驗和數值模擬相結合的方法，利用激波管設備和粒子圖像測速(PIV)、平面雷射誘導螢光(PLIF)、高速攝影等測試技術，開展激波與多種重氣柱界面相互作用和射流發展的精細實驗，獲得定量可信的實驗數據和演化圖像，同時利用計算程式開展與實驗相應的數值模擬研究，實現二者的較好吻合，深入認識其中界面演化、激波聚焦、射流發展和物質混合等問題的內在機制和物理規律，發展理論模型，為實際工程套用奠定基礎。
結題摘要
本項目以慣性約束聚變、超新星物理、超燃等領域為需求背景，利用高速攝影、粒子圖像測速(PIV)、平面雷射誘導螢光(PLIF)等技術，以及VAS2D程式，實驗和數值模擬研究了激波與氣柱相互作用過程中的界面演化和射流問題，獲得了尺度比例、界面相互作用和二次衝擊效應對Richtmyer-Meshkov(RM)不穩定性演化及混合過程的影響。 經過四年的努力，本項目按照預定計畫，開展了一系列的研究工作，完成了全部研究內容，順利實現了預期的研究目標。採用高速攝影、PIV及PLIF等測試技術，獲得了激波氣柱相互作用過程中的流場演化像、速度場、渦量場、濃度場和環量等定量的實驗數據。通過開展激波衝擊不同長短軸比率的橢圓氣柱實驗，研究了尺度比例對界面演化的影響規律，結果表明，隨著長短軸比率的增加，界面瞬時混合率單調增加，渦對運動速度與修正的經典Rudinger-Somers模型較好吻合，PIV測量環量值與理想對渦模型理論結果基本符合；通過開展不同初始中心間距的雙橢圓氣柱實驗，研究了界面相互作用對RM不穩定性的影響規律，發現氣柱不穩定性演化隨著界面相互作用的強弱發生了模式轉變，以及明顯的內渦弱化現象，並對弱化原因進行了斜壓渦和波系振盪機理分析；通過開展不同反射間距的再載入實驗，研究了二次衝擊對於RM不穩定性發展規律，發現一次衝擊後的界面兩側密度梯度和界面形狀，對於二次渦對的形成和發展具有重要影響；利用VAS2D程式，計算研究了激波衝擊多種不同密度的氣柱/泡界面問題，獲得了密度比、激波強度等因素對於界面演化過程的影響規律，特別是聚能效應和射流現象的產生和發展。本項目在實施過程中，投稿《Physics of Fluids》一篇(初審兩位評審一致推薦修改後發表)，在《Journal of Fluid Engineering》、《Science China-G》、《Acta Mechanica Sinica》、《中國科學》等國內外知名期刊發表或接收文章15篇，國際會議文章2篇，全國性會議特邀大會報告1次，國內會議分組報告4次，獲批國家發明專利1項，獲得軍隊科技進步二、三等獎各1項，全國性會議獲獎1人，被聘為中國力學學會第十屆激波與激波管專業委員會委員1人，被聘為流體物理所界面不穩定性方向首席研究員1人，項目組總體研究水平、學術影響力和人才隊伍建設得到了顯著提升。
