当前位置：
X-MOL 学术
›
Phys. Rev. E
›
论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Multiple eigenmodes of the Rayleigh-Taylor instability observed for a fluid interface with smoothly varying density. III. Excitation and nonlinear evolution.
Physical Review E ( IF 2.2 ) Pub Date : 2020-06-19 , DOI: 10.1103/physreve.101.063103 Zhengfeng Fan 1 , Ming Dong 2
Physical Review E ( IF 2.2 ) Pub Date : 2020-06-19 , DOI: 10.1103/physreve.101.063103 Zhengfeng Fan 1 , Ming Dong 2
Affiliation
|
A compressible Rayleigh-Taylor (RT) unstable flow with a diffuse interface where the density varies smoothly supports a multiplicity of unstable eigenmodes that grow exponentially in time. This paper studies two relevant problems in a two-dimensional (2-D) RT flow by use of multimode decomposition. The first one is the excitation of these modes by arbitrarily introduced infinitesimal perturbations. The initial amplitude of each mode is calculated by projecting the introduced perturbation into the eigenvector space, and the obtained initial amplitude can be used to predict the linear evolution of the perturbation accurately, as is confirmed by direct numerical simulations. If the initial perturbation includes pressure or velocity components, then in addition to the growth of the RT mode, a strong acoustic wave package would be radiated to the heavy fluid, whereas a mild acoustic wave package would be radiated to the light fluid. As the second problem, in order to reveal the interaction feature of the unstable normal modes in the nonlinear phase, we perform the multimode decomposition based on the instantaneous perturbation field under the Fourier transformation in the direction tangential to the interface. For the current case studies, the emergence of the bubble-spike structure is mainly attributed to the nonlinear amplification of the odd modes decomposed from the fundamental disturbances. As time advances to the nonlinear phase, the projection to the low-order normal modes possesses less portion of the total energy due to the complexity of the multipeak perturbation profiles.
中文翻译：
对于密度平滑变化的流体界面，观察到了瑞利-泰勒不稳定性的多个本征模。三，激励和非线性演化。
具有密度平滑变化的扩散界面的可压缩Rayleigh-Taylor（RT）不稳定流支持随时间呈指数增长的多种不稳定本征模。本文通过使用多模分解研究二维（2-D）RT流中的两个相关问题。第一个是通过任意引入无穷微扰动激发这些模式。通过将引入的扰动投影到特征向量空间中，可以计算出每个模式的初始振幅，并且获得的初始振幅可以用来准确地预测扰动的线性演化，这已经通过直接数值模拟得到了证实。如果初始扰动包括压力或速度分量，那么除了RT模式的增长之外，强声波包会辐射到重流体，而温和声波包会辐射到轻流体。第二个问题是，为了揭示非线性相中不稳定的正常模态的相互作用特征，我们在与界面相切的方向上进行傅立叶变换的情况下，基于瞬时摄动场进行了多模分解。对于当前的案例研究，气泡峰结构的出现主要归因于从基本扰动分解的奇模的非线性放大。随着时间前进到非线性阶段，由于多峰摄动曲线的复杂性，低阶法向模的投影拥有总能量的较少部分。而温和的声波封装将辐射到轻质流体。第二个问题是，为了揭示非线性相中不稳定的正常模态的相互作用特征，我们在与界面相切的方向上进行傅立叶变换的情况下，基于瞬时摄动场进行了多模分解。对于当前的案例研究，气泡峰结构的出现主要归因于从基本扰动分解的奇模的非线性放大。随着时间前进到非线性阶段，由于多峰摄动曲线的复杂性，低阶法向模的投影拥有总能量的较少部分。而温和的声波封装将辐射到轻质流体。第二个问题是，为了揭示非线性相中不稳定的正常模态的相互作用特征，我们在与界面相切的方向上进行傅立叶变换的情况下，基于瞬时摄动场进行了多模分解。对于当前的案例研究，气泡峰结构的出现主要归因于从基本扰动分解的奇模的非线性放大。随着时间前进到非线性阶段，由于多峰摄动曲线的复杂性，低阶法向模的投影拥有总能量的较少部分。为了揭示非线性相中不稳定的正常模态的相互作用特征，我们在与界面相切的方向上进行傅立叶变换的情况下，基于瞬时摄动场进行了多模分解。对于当前的案例研究，气泡峰结构的出现主要归因于从基本扰动分解的奇模的非线性放大。随着时间前进到非线性阶段，由于多峰扰动曲线的复杂性，低阶法向模的投影拥有总能量的较少部分。为了揭示非线性相中不稳定的正常模态的相互作用特征，我们在与界面相切的方向上进行傅立叶变换的情况下，基于瞬时摄动场进行了多模分解。对于当前的案例研究，气泡峰结构的出现主要归因于从基本扰动分解的奇模的非线性放大。随着时间前进到非线性阶段，由于多峰摄动曲线的复杂性，低阶法向模的投影拥有总能量的较少部分。气泡尖峰结构的出现主要归因于由基本扰动分解的奇模的非线性放大。随着时间前进到非线性阶段，由于多峰摄动曲线的复杂性，低阶法向模的投影拥有总能量的较少部分。气泡尖峰结构的出现主要归因于由基本扰动分解的奇模的非线性放大。随着时间前进到非线性阶段，由于多峰扰动曲线的复杂性，低阶法向模的投影拥有总能量的较少部分。
更新日期：2020-06-22
中文翻译：
对于密度平滑变化的流体界面，观察到了瑞利-泰勒不稳定性的多个本征模。三，激励和非线性演化。
具有密度平滑变化的扩散界面的可压缩Rayleigh-Taylor（RT）不稳定流支持随时间呈指数增长的多种不稳定本征模。本文通过使用多模分解研究二维（2-D）RT流中的两个相关问题。第一个是通过任意引入无穷微扰动激发这些模式。通过将引入的扰动投影到特征向量空间中，可以计算出每个模式的初始振幅，并且获得的初始振幅可以用来准确地预测扰动的线性演化，这已经通过直接数值模拟得到了证实。如果初始扰动包括压力或速度分量，那么除了RT模式的增长之外，强声波包会辐射到重流体，而温和声波包会辐射到轻流体。第二个问题是，为了揭示非线性相中不稳定的正常模态的相互作用特征，我们在与界面相切的方向上进行傅立叶变换的情况下，基于瞬时摄动场进行了多模分解。对于当前的案例研究，气泡峰结构的出现主要归因于从基本扰动分解的奇模的非线性放大。随着时间前进到非线性阶段，由于多峰摄动曲线的复杂性，低阶法向模的投影拥有总能量的较少部分。而温和的声波封装将辐射到轻质流体。第二个问题是，为了揭示非线性相中不稳定的正常模态的相互作用特征，我们在与界面相切的方向上进行傅立叶变换的情况下，基于瞬时摄动场进行了多模分解。对于当前的案例研究，气泡峰结构的出现主要归因于从基本扰动分解的奇模的非线性放大。随着时间前进到非线性阶段，由于多峰摄动曲线的复杂性，低阶法向模的投影拥有总能量的较少部分。而温和的声波封装将辐射到轻质流体。第二个问题是，为了揭示非线性相中不稳定的正常模态的相互作用特征，我们在与界面相切的方向上进行傅立叶变换的情况下，基于瞬时摄动场进行了多模分解。对于当前的案例研究，气泡峰结构的出现主要归因于从基本扰动分解的奇模的非线性放大。随着时间前进到非线性阶段，由于多峰摄动曲线的复杂性，低阶法向模的投影拥有总能量的较少部分。为了揭示非线性相中不稳定的正常模态的相互作用特征，我们在与界面相切的方向上进行傅立叶变换的情况下，基于瞬时摄动场进行了多模分解。对于当前的案例研究，气泡峰结构的出现主要归因于从基本扰动分解的奇模的非线性放大。随着时间前进到非线性阶段，由于多峰扰动曲线的复杂性，低阶法向模的投影拥有总能量的较少部分。为了揭示非线性相中不稳定的正常模态的相互作用特征，我们在与界面相切的方向上进行傅立叶变换的情况下，基于瞬时摄动场进行了多模分解。对于当前的案例研究，气泡峰结构的出现主要归因于从基本扰动分解的奇模的非线性放大。随着时间前进到非线性阶段，由于多峰摄动曲线的复杂性，低阶法向模的投影拥有总能量的较少部分。气泡尖峰结构的出现主要归因于由基本扰动分解的奇模的非线性放大。随着时间前进到非线性阶段，由于多峰摄动曲线的复杂性，低阶法向模的投影拥有总能量的较少部分。气泡尖峰结构的出现主要归因于由基本扰动分解的奇模的非线性放大。随着时间前进到非线性阶段，由于多峰扰动曲线的复杂性，低阶法向模的投影拥有总能量的较少部分。
京公网安备 11010802027423号