本报讯 中国科大罗喜胜教授课题组近期研究发现激波诱导的气层失稳呈现了与经典Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性的不同,揭示了构成气层的多道界面之间的耦合以及气层内的反射波系对不稳定性的影响,首次提出通过调控界面耦合强度和气层内的波系来实现对流体界面不稳定性的有效控制。相关进展已在《流体力学》杂志上发表4篇系列论文。
研究人员采用雕刻技术来约束肥皂膜产生了初始形状可控的气体界面,在激波管中实验研究了激波诱导双气层、单气层和单界面演化特征,基于稳定性分析量化了界面耦合效应,根据气体动力学量化了气层内反射波诱导的额外的流体力学不稳定性。国际学者评价“该工作的实验纹影图片和示意图很好地传达了波动力学的复杂性。实验结果得到了复杂数学模型的支持和验证”。
进一步地,研究人员形成了初始扰动和厚度可控的任意气体组合的气层,开展了一系列的激波驱动多种气体组合的气层实验研究。结果表明,通过主动设计气层厚度和选择气层内外气体的种类,可以有效调控界面不稳定性,从而为ICF靶丸设计提出了有益建议,如由于稀疏波的促进失稳作用,重气层不适合靶丸设计;而由于界面耦合的抑制失稳作用,轻/中/重气层更适合靶丸设计。
国际学者评价 “该工作提出的重/轻双气层有可能减弱流体力学不稳定性对ICF的影响的结论很有意义,将激发进一步对这个题目的研究和讨论”。 (工程科学学院)