La inestabilidad Richtmyer-Meshkov de modo único en una capa de fluido ligero: perspectivas de simulaciones numéricas
Autores: Msmali, Ahmed Hussein; Singh, Satyvir; Meetei, Mutum Zico
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
La inestabilidad Richtmyer-Meshkov de modo único en una capa de fluido ligero: perspectivas de simulaciones numéricas
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Análisis matemático
Palabras clave
Estudio
Simulaciones numéricas
Inestabilidad Richtmyer-Meshkov
Capa de helio
Dinámica de vorticidad
Acelerado por choque.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta simulaciones numéricicas de alta fidelidad de la inestabilidad Richtmyer-Meshkov (RMI) de un solo modo acelerada por un choque en una capa ligera de helio confinada entre dos interfaces y rodeada por gas nitrógeno. Se emplea un método de Galerkin discontinuo modal de orden alto para resolver las ecuaciones de Euler compresibles en dos dimensiones, lo que permite una investigación detallada de la evolución de la interfaz, la dinámica de vorticidad y el desarrollo de la estructura del flujo bajo diversas condiciones físicas. Los efectos del grosor de la capa de helio, la amplitud de la perturbación inicial y el número de Mach del choque incidente son explorados sistemáticamente mediante el análisis de la morfología de la interfaz, la generación de vorticidad, la enstrofía y la energía cinética. Los resultados muestran que aumentar el grosor de la capa de helio mejora la acumulación de vorticidad y la deformación de la interfaz al retrasar la interacción con la segunda interfaz, permitiendo un crecimiento más sostenido de la inestabilidad. Amplitudes de perturbación inicial más grandes promueven un inicio más temprano de la deformación no lineal y una generación más fuerte de vorticidad baroclínica, mientras que mayores intensidades de choque intensifican los gradientes de presión en la interfaz, acelerando la amplificación y mezcla de la inestabilidad. Estos hallazgos resaltan la interacción crítica entre el confinamiento de la capa, la fuerza de la perturbación y la fuerza del choque en el gobierno de la evolución no lineal de la RMI en capas de fluido ligero.
Descripción
Este estudio presenta simulaciones numéricicas de alta fidelidad de la inestabilidad Richtmyer-Meshkov (RMI) de un solo modo acelerada por un choque en una capa ligera de helio confinada entre dos interfaces y rodeada por gas nitrógeno. Se emplea un método de Galerkin discontinuo modal de orden alto para resolver las ecuaciones de Euler compresibles en dos dimensiones, lo que permite una investigación detallada de la evolución de la interfaz, la dinámica de vorticidad y el desarrollo de la estructura del flujo bajo diversas condiciones físicas. Los efectos del grosor de la capa de helio, la amplitud de la perturbación inicial y el número de Mach del choque incidente son explorados sistemáticamente mediante el análisis de la morfología de la interfaz, la generación de vorticidad, la enstrofía y la energía cinética. Los resultados muestran que aumentar el grosor de la capa de helio mejora la acumulación de vorticidad y la deformación de la interfaz al retrasar la interacción con la segunda interfaz, permitiendo un crecimiento más sostenido de la inestabilidad. Amplitudes de perturbación inicial más grandes promueven un inicio más temprano de la deformación no lineal y una generación más fuerte de vorticidad baroclínica, mientras que mayores intensidades de choque intensifican los gradientes de presión en la interfaz, acelerando la amplificación y mezcla de la inestabilidad. Estos hallazgos resaltan la interacción crítica entre el confinamiento de la capa, la fuerza de la perturbación y la fuerza del choque en el gobierno de la evolución no lineal de la RMI en capas de fluido ligero.