激波与轻质气柱作用过程的磁场抑制特性研究

作     者：张升博 张焕好 张军 毛勇建 陈志华 石启陈 郑纯 

作者机构：南京理工大学瞬态物理国家重点实验室 南京理工大学能源与动力学院 中国工程物理研究院总体工程研究所 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

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

基　　金：国家自然科学基金(批准号:12072162 12102196 12072334) 江苏省自然科学基金(批准号:BK20210322) 中国博士后科学基金(批准号:2022M711642)资助的课题 

主　　题：Richtmyer-Meshkov不稳定性 磁流体动力学 激波 高斯界面 

摘      要：本文采用CTU(Corner Transport Upwind)+CT (Constrained Transport)算法求解理想可压缩磁流体动力学(magneto-hydro-dynamic， MHD)方程， 仿真研究了不同方向磁场控制下高斯分布轻质气柱界面受平面冲击波扰动后的演化过程， 揭示了磁场方向对界面不稳定性的影响机理. 仿真结果探讨了有/无磁场作用下流场特性与波系结构的发展， 对比分析了磁场方向对气柱的长度、高度、射流宽度和体积压缩率的影响， 并结合流场上半区环量、能量分量、速度和磁场力分布， 多角度分析了磁场方向对界面不稳定性的影响机理. 结果表明， 磁压力推动涡量远离界面， 降低了涡量在密度界面上的沉积而附着在分裂后的涡层上， 从而有效抑制Richtmyer-Meshkov不稳定性对界面的影响; 由于磁张力附着在被分离的涡层上， 且其作用方向与界面因速度剪切而卷起涡的方向相反， 因此抑制了界面因Kelvin-Helmholtz不稳定性而形成涡串. 另外， 纵向磁场控制下的磁张力反作用于中轴射流方向， 同样抑制了Rayleigh-Taylor 不稳定性的发展.