圓柱形匯聚激波誘導Richtmyer-Meshkov不穩定的SPH模擬
關鍵詞：激波 圓柱形匯聚 數值模擬
摘要：匯聚激波誘導不同物質界面的Richtmyer-Meshkov(RM)不穩定現象在慣性約束核聚變領域有重要的學術意義和工程背景.基于網格離散的宏觀流體力學方法由于數值擴散問題往往需要高階精度算法才能準確追蹤界面演化,且對大變形和破碎合并等復雜界面追蹤也極為困難.光滑粒子流體動力學(smoothed particlehydrodynamics,SPH)方法采用純拉格朗日算法,可以有效克服上述難點.但經典SPH算法需采用人工黏性處理強間斷,在激波間斷處往往會出現嚴重的非物理振蕩,對于涉及強沖擊不穩定性問題,很難達到理想的模擬效果.本文采用基于HLL黎曼求解器的SPH算法,實現了對強激波和大密度比物質界面的有效分辨和追蹤.一維數值校核證明了代碼的可靠性、健壯性,并進一步模擬了二維圓柱形匯聚沖擊波沖擊四邊形輕/重氣界面誘導的RM不穩定性問題,與已有實驗結果進行了對比,發現模擬結果與實驗結果吻合.通過分析界面演化過程中的密度及壓力變化,發現本文所采用的方法可準確地追蹤激波與界面作用的復雜界面和波系演化規律.研究結果為進一步理解和解釋匯聚沖擊條件下的RM不穩定性機理奠定了基礎.
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