项目名称: 多介质流体界面失稳和混合的跨尺度实验研究

项目编号: No.11472253

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 邹立勇

作者单位: 中国工程物理研究院流体物理研究所

项目金额: 126万元

中文摘要: 界面不稳定性及湍流混合是一个典型的多尺度强非线性问题,在惯性约束聚变、国防武器、天体物理等领域有着广泛而重要的应用背景。本项目拟采用可在0~90 之间任意倾角的竖式激波管作为实验装置,辅以理论分析和数值模拟方法,联合研究多介质流体界面失稳及混合的多尺度物理过程。宏观尺度实验利用高速摄影、阴影和粒子图像测速仪(PIV)技术来测量,微细观尺度实验利用第三代同步辐射光源X射线相衬成像技术来实现,空间分辨精度可以达到2μm,几乎相当于Kolmogorov尺度,由此形成界面失稳及混合的跨尺度实验研究能力。本项目的研究结果将揭示初始扰动、Atwood数和加载强度等因素对于界面演化及混合过程的影响规律,对于认识武器工程等重要领域中湍流混合问题的内在机理,具有重要的科学意义。

中文关键词: 界面不稳定性;湍流混合;多尺度

英文摘要: Interfacial instability and mixing is a typical multi-scale and nonlinear problem, which has important and wide application background such as ICF, astrophysics and nuclear weapon fields. In this proposal, a vertical shock tube rotating in 0~90 angle is utilized as loading facility, together with theoretical analysis and numerical simulation method, to experimentally study the multi-scale physical process of multi-fluid interface instability and mixing. High speed photography, shadowgraph and particle image velocimetry(PIV) are used in the macroscale experiments, while the third generation synchrotron x-ray phase contrast imaging is used in the microscale experiment which allows an unprecedented spatial resolution(2μm), nearly close to Kolmogorov scale. Thus, the multi-scale experimental ability on the fluid instability and mixing is formed for the first time. The research results will reveal the influence of initial perturbation, Atwood number and loading strength on the interface evolution process, and also have important scientific value to understand the underlying mechanism of weapon engineering field.

英文关键词: interfacial instability;turbulent mixing;multi-scale

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