研究人员采用了一系列湍流混合的首次测量

时间：2021-09-20 11:25:02 来源：

流动结构及时演变并随着从图像上的左右移动而快速混合。

LOS Alamos国家实验室的研究人员采取了一系列湍流混合的首次测量，为湍流建模提供了新的见解。

在流体力学封面上的研究中，跨学科洛杉矶阿拉莫斯团队采用了一系列湍流混合的一系列首次测量，为湍流建模提供了新的洞察力。可变密度湍流模型广泛用于实验室的计算机模拟中的许多应用。

研究的意义

湍流混合对超音速发动机，惯性监禁融合反应和超新型爆炸具有重要影响。当冲击波与不同密度的流体相互作用时，创建了RichTmyer-Meshkov（RM）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。在惯性监禁融合（ICF）反应中，由RM不稳定性诱导的混合（由燃料 - 壳界面上的会聚冲击波产生）可以污染燃料并损害融合产率。科学家归因于Supernova爆炸中观察到的模式，并从触发诱导的金属熔体到RM不稳定性。

该团队在湍流模型方程中直接测量术语，提供了进入混合的全局性质的洞察（例如，与核心相比的湍流流体层边缘更快地混合），并识别控制流动演化的主要机制。代表主导机制的术语对于准确的模型尤为重要。

研究成就

研究人员采用了高分辨率的平均值和波动的速度和密度场测量，震动和重新掌握，以了解两种流体的生产和耗散，开发湍流流场。最初对称涡流的不稳定阵列诱导快速的材料混合和级联到更小的涡流。重新座袋后，流动过渡到湍流状态。该团队使用平面测量来探测开发流场。它们在其演化方程中进行了密度自相关和术语的第一次实验测量。

过去十年的诊断进步使得在平面上同时测量密度和速度。该能力允许对复杂物理学的净结果进行实验估计，例如在给定时间的流动状态，以及用于预测湍流和混合的演变的模型方程中的九种术语。这些结果提供了在低马赫数中在RM湍流中混合的性质和机制的见解，并在开发的湍流模型中产生第一次测量以解决这些类型的流动的湍流模型中的关键数量。该团队已将这些诊断能力转移到新的垂直冲击管设施，在那里他们计划在多次同时测量密度速度，以探测湍流混合量和物理的时间演变。

研究团队

Los Alamos作者包括应用现代物理学的克里斯亨金斯; Balakumar Balasubramaniam，Greg Orlicz，中子科学与技术的凯西普莱斯特;和Raymond Ristorcelli的方法和算法。

NNSA Science Finalaign 4资助了这项工作。该研究支持实验室的核威慑和能源安全使命领域和核和粒子期货科学支柱。

出版物：C. D. Tomkins等人，“在开发Richtmyer-Meshkov湍流中的密度自相关，”流体力学，735,2013，PP 288-306杂志。 DOI：10.1017 / JFM.2013.430

图像：洛杉矶阿拉莫斯国家实验室

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