《界面不穩定性湍流高精度計算方法研究及驗證》是依託中國工程物理研究院流體物理研究所，由張旭擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：界面不穩定性湍流高精度計算方法研究及驗證
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張旭
- 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
高能量密度物理過程中流體力學的基礎性問題主要特點是流體湍流混合，具體流體行為主要表現為流體力學不穩定性：比如RTI的熱特性、尖峰與氣泡竟爭發展、湍流發生和發展、湍流混合等。CFD是研究這類問題的重要工具，為此要求提出新的理論和具有高精度高解析度的數值模擬方法，在此基礎上發展能正確模擬流動不穩定性湍流混合過程時空發展規律的並行計算程式，使之能給出有較高精度的數值模擬結果。針對高能量密度物理過程中流體力學的基礎性問題，本項目將開展高精度、高解析度和高效的譜元法數值模擬方法研究，這項研究將採用交錯格線譜元法和低階龍格庫塔存儲方法對三維可壓縮流體力學方程組進行時間和空間離散，直接數值模擬（ＤＮＳ）流體不穩定性湍流混合過程。此外,研究過程中將設計適當的實驗驗證方法,驗證程式結果的正確性。此項研究的意義在於譜元法具有高精度和低耗散的特點，完全適用於有高精度要求的流動不穩定性湍流混合問題計算。
結題摘要
本項研究在作者前期工作基礎上開發了三維Navier-Stokes方程的Mortar譜元法並行計算程式，程式移植到流體物理研究所的並行機群上，對三維Kelvin-Helmhtz界面不穩定性的混合進行模擬和檢驗。通過檢驗的程式加入組份方程用於模擬可壓縮的單模RTI界面發展，對三維單模界面不穩定性增長進行了模擬，計算結果表明譜元法可以有效模擬RTI湍流增長過程，捕捉到了單模RTI增長的典型圖像。在對計算圖像分析的基礎上提出了考慮粘性擴散效應的渦動力學理論模型。此外，開展了斜界面不穩定性發展過程數值模擬研究，並開展了相應的實驗研究，進一步檢驗了計算程式。
