Meshkov不稳定性的激波管实验研究(.doc

目录 摘要 2 Abstract 3 第一章 绪论 4 第一节 研究背景和研究现状 4 一、 问题提出的背景 4 二、 Richtmyer-Meshkov不稳定性的基本概念 4 三、 R-M不稳定性问题的研究历史与研究现状 6 第二节 本文的主要工作 9 第二章 实验原理与实验方法 10 第一节 激波管理论的简要介绍 10 一、 激波管流动模型的理想化 10 二、 理想激波管流动参数的计算 12 三、 理想激波管可供实验的时间和最佳长度比 14 第二节 界面的生成 15 一、 肥皂液的配制及膜性质的初步研究 15 二、 圆柱形界面及球状界面的生成 18 第三节 实验装置与实验方法 19 一、 实验仪器介绍 19 二、 测量系统及同步控制 20 三、 实验步骤及注意事项 21 第三章 实验结果与分析 24 第一节 激波与球形氦气泡相互作用的实验结果 24 第二节 激波与柱状氦气泡相互作用的实验结果 29 第三节 对柱状氦气泡改进后的实验结果 36 第四节 本章小结 38 第四章 结论与展望 40 参考文献 41 附录 激波管参数计算matlab程序 43 摘要 Richtmyer-Meshkov不稳定性作为激波与流体界面作用时的一种典型现象，在界面运动稳定性，旋涡以及湍流形成机理方面有着重要学术意义和应用价值。 本文在传统的激波管中进行了平面激波与流体界面相互作用的实验。激波管驱动段和被驱动段均为空气，通过压力传感器测量得到了激波马赫数。同步控制系统采用延时信号触发器触发高压火花光源打火的办法。同时，实验中还对界面的生成进行了探索，为满足初始界面要求，实验过程中采用在试验段吹一定形态（球状、柱状）的氦气泡来实现。用传统的黑白纹影、彩色纹影对平面激波与界面作用失稳后的物理过程进行了刻画，得到了界面失稳的纹影图片，对界面变形的原因进行了分析，并对激波与球形气泡和柱形气泡的实验结果进行了对比分析。 关键词：R-M不稳定性 激波管 纹影 Abstract Richtmyer-Meshkov instability is a typical phenomenon when a shock interacts with fluid interface. It is very important and valuable in the interface stability, vortex and the mechanical formation of overfall. In a traditional shock tube, a series of experiments have been carried out to characterize the interaction of a planar shock wave with discrete gas inhomogeneities. The shock wave Tube driving and driven parts are full of the air , the Mach number is measured by the pressure sensor. In order to guarantee the shock wave and the interface to meet at the windows, we use the delaying signal triggers and high-voltage spark light source to get striking fire. At the same time, a spherical or cylindrical helium bubble was blow in the trial, which can satisfy the requirements of the initial interface. The flow visualizations were obtained using traditional schlieren and two dimension colorful schlieren. The instability of the interface after the shock wave through the helium bubble was recorded on schlieren pictures. The whole process of the instability of the interface was discussed and the reasons for the interface distortion were ana