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研究人员进行了一系列湍流混合的首次测量

流结构随时间变化,并在图像上从左向右移动时迅速混合

洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员进行了一系列湍流混合的首次测量,为湍流建模者提供了新的见解

在《流体力学杂志》封面上进行的研究中,一个跨学科的los alamos团队进行了一系列湍流混合的首次测量,为湍流建模者提供了新的见解

可变密度湍流模型在实验室的计算机仿真中被广泛用于许多应用

研究的意义

湍流混合对超音速发动机,惯性约束聚变反应和超新星爆炸具有重要影响

当冲击波与不同密度的流体相互作用时,会产生richtmyer-meshkov(rm)不稳定性

这些不稳定性可能导致不同的结果

在超音速发动机中,rm通过混合燃料和氧化剂来提高燃烧效率

在惯性约束聚变(icf)反应中,由rm不稳定性引起的混合(由燃料-壳界面上的会聚冲击波产生)会污染燃料并损害聚变产量

科学家将在超新星爆炸和从冲击诱发的金属熔体中喷出的观测模式归因于rm不稳定性

该团队直接测量了湍流模型方程中的项,从而洞悉了混合的整体性质(例如,与堆芯相比,在湍流层边缘附近的混合速度更快),并确定了控制流动演化的主要机制

代表主导机制的术语对于精确模型尤为重要

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研究成果

研究人员在rm流中进行了高分辨率的均值和波动速度和密度场测量,并对其进行了震撼和重新震荡,以了解在两种流体不断发展的湍流场中的产生和消散

最初对称的涡旋的不稳定阵列引起快速的材料混合,并级联成较小规模的涡旋

冲击后,水流转变为湍流状态

该团队使用平面测量来探测正在发展的流场

他们首次对密度自相关及其演化方程中的项进行了实验测量

过去十年来,减震管的诊断技术取得了进步,这使得可以同时测量平面上的密度和速度

此功能允许对复杂物理的净结果进行实验估计,例如给定时间的流动状态,以及用于预测湍流和混合演变的模型方程式中的各个项

这些结果提供了对在低马赫数下rm湍流混合的性质和机理的见解,并为解决这些类型的流动而开发的湍流模型提供了关键量的首次测量结果

该团队已将这些诊断功能转移到新的立式冲击管设施中,他们计划在多个位置同时测量密度-速度,以探究湍流混合量的时间演变和物理性质

研究团队

洛斯阿拉莫斯(los alamos)的作者包括应用现代物理学的克里斯·汤姆官网登录金斯(chris tomkins);中子科学技术的balakumar balasubramaniam,greg orlicz和kathy prestridge;和raymond ristorcelli的《方法与算法》

nnsa科学运动4为这项工作提供了资金

该研究支持实验室的核威慑和能源安全任务区域以及核和粒子期货科学支柱

出版:cd tomkins等人,《发展里奇米尔·梅什科夫湍流中密度自相关的演变》,《流体力学学报》,第735卷,2013年,第288-306页;

无极3娱乐综合报道

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