磁控条件下激波冲击三角形气柱过程的数值研究

摘要：

本文基于磁流体动力学方程组,在保证磁场散度为零的条件下,采用CTU+CT (corner transport upwind + constrained transport)算法,对有无磁场控制下激波与重质或轻质三角形气柱相互作用过程进行数值研究.结果表明:无论有无磁场,两气柱在激波冲击下均具有完全不同的波系结构和射流现象.其中,入射激波与重气柱发生常规折射,形成介质射流,而与轻气柱作用则发生非常规折射,形成反相空气射流.无磁场时,气柱在激波冲击下,产生Richtmyer-Meshkov和Kelvin-Helmholtz不稳定性,界面出现次级涡序列,重气柱上下角卷起形成主涡对,轻气柱空气射流穿过下游界面后形成偶极子涡.施加横向磁场后,次级涡序列、主涡对以及偶极子涡均消失.进一步研究表明,在磁场作用下,洛伦兹力将不稳定性诱导产生的涡量向界面两侧的Alfvén波上输运,减少界面涡量沉积,抑制界面卷起失稳.最终,涡量沿界面两侧形成相互远离的涡层,界面不稳定性得到控制.此外,定量分析表明磁场能加快两气柱上游界面的运动,抑制下游界面的运动,且对轻气柱的控制效果更好.

关键词：磁流体动力学、三角形气柱、Richtmyer-Meshkov不稳定性、Alfvén波

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资助基金：国家自然科学青年科学基金11502117,11702005资助的课题

在线出版日期：2018-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：388-399