反应性RM不稳定混合特性研究:反应活性与介质不均匀性的影响

作     者：汪洋 董刚 WANG Yang;DONG Gang

作者机构：南京理工大学瞬态物理重点实验室江苏南京210094 

出 版 物：《气体物理》 (Physics of Gases)

年 卷 期：2022年第7卷第6期

页      面：55-62页

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(11872213) 

主　　题：RM不稳定 预混火焰界面 化学反应活性 非均匀性 时间尺度 

摘      要：预混火焰界面的RM(Richtmyer-Meshkov)不稳定现象在自然界和工程实践中十分常见,但目前关于反应性RM不稳定的研究主要集中于均匀介质的情况,而实际中的预混气体往往是非均匀的,因此开展非均匀介质中火焰界面演化和混合特性的研究十分必要。采用带单步化学反应的Navier-Stokes方程和高精度数值格式,研究了预混火焰界面在入射激波及反射激波作用下的RM不稳定过程,考察了化学反应活性以及介质非均匀性对RM不稳定过程中火焰界面混合特性的变化规律的影响。结果表明,在入射激波作用后的阶段,在均匀介质中的火焰界面形态呈现典型的“钉-帽-泡结构,化学反应活性越强,界面的“泡结构和“钉-帽结构增长越快;而在非均匀介质中,火焰界面形态则呈现“钉-钉结构,界面在流向速度差的诱导下被更大程度地拉伸。在第一次反射激波作用后的阶段,混合区的增长速率不依赖于反应活性和均匀性,仅与流动特性有关。时间尺度的研究表明,大尺度流动是反应性RM不稳定的主导因素,其次是化学反应,最后是小尺度混合,化学反应的强化会抑制大尺度流动,非均匀性会强化大尺度流动。