论文部分内容阅读
当激波作用于不同密度的物质界面时，界面将获得有限的加速度，界面上的扰动会逐渐演化发展，最终出现不断扩展的湍流混合层，这就是Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性问题 RM不稳定性问题是一种十分复杂的多尺度强非线性物理问题，是高能量密度物理研究的主要内容之一在天体物理、惯性聚变能源、水中炸药爆炸、航天火箭发动机、国防尖端武器等领域有着重要而广自从上个世纪六十年代初明确提出RM 不稳定性问题以来，对于该问题的研究至今已经有半个世纪的历史，相关研究水平正在不断提高《流体力学年评》杂志在1999年、2002年、2005年、2011年分别有专门的综述性文章讨论RM 不稳定性和湍流混合问题 2005年Los Alamos Science 发表了一系列关于湍流混合问题的研究方法和结果这些事实说明，随着未来对于实验现象和数值模拟工作深入研究的需要，以及目前超级计算机计算能力和精密光电诊断技术的迅速发展，国际学术界越来越重视RM 不稳定性方面的研究工作当前国际上关于RM 不稳定性的实验研究方法主要分为四种：激光惯性约束聚变、电磁套筒内爆、炸药驱动金属材料、激波加载流体界面由于耗资巨大、周期较长或诊断困难等原因，前三种实验方法在短期内难以得到大量可靠的实验数据目前国际上主要是依靠第四种方法，因为在激波管中开展的激波加载流体界面实验具有可控的实验条件，在研究不同密度气体间的RM 不稳定性及湍流混合问题具有独特的优势，可以得到高时空分辨率的实验结果作为基础性研究课题，美、英、俄、法等核武器单位以及部分高校、研究院开展了大量的激波管实验研究界面不稳定性这类实验运用高速摄影、纹影、粒子图像测速和激光诱导荧光等光学测量技术，在激波管中对流体介质的RM不稳定性发展过程进行测量，获得精确的实验结果 2000年美国能源部研发报告中，开展不稳定性实验的激波管与Omega、Z 机器和Pegasus 等一起被列为研究高能量密度物理和流体动力学效应的实验装置芝加哥大学天体物理中心的ASCI 超新星模拟程序FLASH 和阿拉莫斯实验室的辐射流体动力学程序RAGE，都将激波管中RM 不稳定性研究的实验结果作为首选的校验数据这些事实表明，利用激波管设备开展RM 不稳定性研究是当前国际上不稳定性问题的重要研究手段利用激波管设备开展RM 界面不稳定性的实验研究包括三部分：激波的产生、初始流体界面的形成、流场测试分析方法针对激波管内开展RM 不稳定性研究的研究现状，我们在汇聚激波产生、流体界面形成、流场测试及分析方法四个方面都作了创新性的探索。