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
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
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.
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.