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Estudio computacional sobre las características de flujo de burbujas triangulares retrocedidas de luz impactadas en gas poliatómico

Autores: Alsaeed, Salman Saud; Singh, Satyvir

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Estudio computacional sobre las características de flujo de burbujas triangulares retrocedidas de luz impactadas en gas poliatómico


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Análisis matemático

Palabras clave

Estudio
Inestabilidad Richtmyer-Meshkov
Metano
Generación de vorticidad
Evolución de enstrofía
No equilibrio térmico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 22

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio examinó computacionalmente la evolución de la inestabilidad Richtmyer-Meshkov (RMI) en una burbuja triangular inversa de helio inmersa en argón monoatómico, nitrógeno diatómico y metano poliatómico bajo interacciones de ondas de choque planas. Utilizando simulaciones numéricas de alta fidelidad basadas en las ecuaciones de Navier-Fourier compresibles, enmarcadas en la cinética de Boltzmann-Curtiss y simuladas a través de un esquema modal de Galerkin discontinuo, analizamos la compleja interacción de la dinámica de choque-burbuja. Los hallazgos clave revelan efectos distintos de no equilibrio térmico, generación de vorticidad, evolución de enstrofía, disipación de energía cinética y deformación de interfaz a través de los gases. El metano, con su complejidad molecular y mayor viscosidad, exhibe los niveles más altos de producción de vorticidad, enstrofía y energía cinética, lo que conduce a inestabilidades de Kelvin-Helmholtz pronunciadas y mezcla mejorada. Por el contrario, el argón, debido a su estructura atómica más simple, muestra una deformación y mezcla más débiles. Los efectos de no equilibrio térmico, cuantificados por la función de disipación de Rayleigh-Onsager, son más significativos en el metano, lo que indica una relajación de energía retrasada y una intensa turbulencia. Este estudio destaca el papel fundamental de las propiedades moleculares, la relación de calor específico y la viscosidad volumétrica en la conformación de la dinámica de RMI en gases poliatómicos, ofreciendo perspectivas sobre usos como aerodinámica de alta velocidad, fusión por confinamiento inercial y mezcla supersónica.

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